CN116057462A - 基于中空芯部光子晶体光纤的宽带辐射产生器 - Google Patents

Abstract

一种宽带辐射源装置，包括光纤组件，所述光纤组件包括多个光纤，每个光纤填充有气体介质；其中所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够独立地选择光纤的子集以用于接收输入辐射束，以便在任一时间仅从所述多个光纤的子集产生宽带输出。

Description

基于中空芯部光子晶体光纤的宽带辐射产生器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月03日递交的欧洲申请20194353.7、于2020年10月20日递交的欧洲申请20202720.7、以及于2021年4月19日递交的欧洲申请21169105.0的优先权，并且这些欧洲申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种基于中空芯部光子晶体光纤的宽带辐射产生器，并且具体地，涉及与集成电路的制造中的量测应用有关的这种宽带辐射产生器。

背景技术

光刻设备是被构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(常常也被称为“设计布局”或“设计”)投影至被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影于衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定可以形成在衬底上的特征的最小大小。当前在使用中的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。相比于使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备，使用具有在4nm至20nm的范围内的波长(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成较小特征。

低k₁光刻可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，可以将分辨率公式表示为CD＝k₁×λ/NA，其中λ是所使用的辐射的波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是所印制的最小特征大小，但在这种情况下是半节距)且k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，则在衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以便实现特定电功能性和性能的图案变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于NA的优化、自定义照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局的各种优化，诸如设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也被称为“光学和过程校正”)，或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路可以用于改善在低k1下的图案的再现。

量测工具用于IC制造过程的许多方面中，例如作为用于在曝光之前适当定位衬底的对准工具、用于测量所述衬底的表面形貌的调平工具即水平量测工具、用于例如在过程控制中检查/测量经曝光和/或经蚀刻的产品的基于聚焦控制和散射测量的工具。在每种情况下，都需要辐射源。出于包括测量鲁棒性即稳固性和准确度的各种原因，宽带或白光辐射源越来越多地用于这样的量测应用。将会期望改善用于宽带辐射产生的现有装置。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种宽带辐射源装置，包括光纤组件，所述光纤组件包括多个光纤，每个光纤填充有气体介质；其中所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够独立地选择光纤的子集以用于接收输入辐射束，以便在任一时间仅从所述多个光纤的子集产生宽带输出。例如，能够独立地选择光纤的适当子集以便仅从所述多个光纤的子集产生宽带输出。

在本发明的第二方面中，提供一种用于产生宽带辐射的方法，包括：从泵浦源发射输入辐射；由多个光纤的选定子集来接收所述输入辐射；以及从所述多个光纤的所述选定子集产生宽带输出。

本发明的其它方面包括量测装置，所述量测装置包括第一方面的所述宽带光源装置。

附图说明

现参考随附示意性附图仅作为示例来描述本发明的实施例，在所述附图中：

-图1描绘光刻设备的示意性概略图；

-图2描绘光刻单元的示意性概略图；

-图3描绘整体光刻的示意性表示，其表示用以优化半导体制造的三种关键技术之间的协作；

-图4描绘可以包括根据本发明的实施例的辐射源的用作量测装置的散射测量设备的示意性概略图；

-图5描绘可以包括根据本发明的实施例的辐射源的水平传感器设备的示意性概略图；

-图6描绘可以包括根据本发明的实施例的辐射源的对准传感器设备的示意性概略图；

-图7是可以在横向平面中(即，与光纤的轴线垂直)形成根据实施例的辐射源的部分的中空芯部光纤的示意性横截面视图；

-图8描绘用于提供宽带输出辐射的根据实施例的辐射源的示意性表示；

-图9(a)和图9(b)示意性地描绘用于超连续谱产生的中空芯部光子晶体光纤(HC-PCF)设计的示例的横向横截面；

-图10(a)示意性地图示根据实施例的包括光纤(例如，单环HC-PCF)的二维(2D)阵列的矩形光纤组件；

-图10(b)示意性地图示根据实施例的包括光纤(例如，单环HC-PCF)的二维(2D)阵列的圆形光纤组件；

-图11(a)图示根据实施例的使用多个单独的单芯部光纤的1D光纤组件；

-图11(b)图示根据实施例的使用多个单独的单芯部光纤的2D光纤组件；

-图12示意性地图示包括根据实施例的光纤组件以及第一单束配置的宽带辐射源；

-图13示意性地图示包括根据实施例的光纤组件以及多束配置的宽带辐射源；

-图14示意性地图示包括根据实施例的光纤组件以及第二单束配置的宽带辐射源RDS3；

-图15示意性地图示根据实施例的多光纤堆叠布置；

-图16(a)描绘用于以机械方式夹持光纤的示例光纤堆叠布置；-图16(b)描绘用于以机械方式夹持光纤的另一示例光纤堆叠布置；

-图17(a)描绘根据实施例的经改善的光纤堆叠布置；以及-图17(b)描绘根据实施例的另一经改善的光纤堆叠布置；

-图17(c)描绘根据实施例的另一经改善的光纤堆叠布置；

-图18是描绘借助于热收缩管制造光纤堆叠布置的过程的示意图；

-图19(a)至图19(e)是全部借助于热收缩光纤管制造的五个示例光纤堆叠布置的示意性横截面视图；以及

-图20描绘用于控制宽带辐射源的计算机系统的框图。

具体实施方式

在本文献中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。

<掩模版>

如本文中所使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为是指可以用于向入射辐射束赋予经图案化的截面的通用图案形成装置，所述经图案化的截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案。在这样的情境中，也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射或反射；二元、相移、混合等)以外，其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，所述掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA且连接至被配置成根据某些参数准确地定位图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W且连接至被配置成根据某些参数准确地定位衬底支撑件的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。

在操作中，照射系统IL例如经由束传递系统BD从辐射源SO接收辐射束。照射系统IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。照射器IL可以用于调节辐射束B，以在图案形成装置MA的平面处在其截面中具有期望的空间和角强度分布。

本文中所使用的术语“投影系统”PS应被广义地解释为涵盖如适于正被使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或其任何组合。可以认为本文中对术语“投影透镜”的任何使用均与更上位的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以属于如下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间，这也被称为浸没光刻术。在以引用的方式并入本文中的US6952253中给出关于浸没技术的更多信息。

光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以对位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W进行准备衬底W的后续曝光的步骤，同时将另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于在所述另一衬底W上曝光图案。

除衬底支撑件WT以外，光刻设备LA也可以包括测量平台。测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置成测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。测量平台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置成清洁光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量平台可以在投影系统PS下方移动。

在操作中，辐射束B入射到保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，且通过存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)而被图案化。在已横穿掩模MA的情况下，辐射束B穿过投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，可以准确地移动衬底支撑件WT，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中的聚焦和对准位置处。类似地，第一定位器PM和可能的另一位置传感器(其在图1中未明确地描绘)可以用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA与衬底W。虽然如所图示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但其可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。

如图2中示出的，光刻设备LA可以形成光刻单元LC(有时也被称为光刻元或(光刻)簇)的部分，所述光刻单元常常也包括用于对衬底W执行曝光前过程和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影经曝光的抗蚀剂的显影器DE、例如用于调节衬底W的温度(例如，用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板CH和焙烤板BK。衬底输送装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同过程设备之间移动衬底且将衬底W传递至光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中常常也被统称为轨道或涂覆显影系统的装置通常是在轨道或涂覆显影系统控制单元TCU的控制下，所述轨道或涂覆显影系统控制单元自身可能受到管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备LA。

为了正确且一致地曝光由光刻设备LA曝光的衬底W，期望检查衬底以测量经图案化的结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此目的，可以在光刻单元LC中包括检查工具(未图示)。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光或对待对衬底W执行的其它处理步骤进行例如调整，尤其在同一批量或批次的其它衬底W仍待曝光或处理之前进行检查的情况下。

也可以被称为量测设备的检查设备用于确定衬底W的性质，并且具体地，确定不同衬底W的性质如何变化或与同一衬底W的不同层相关联的性质在层与层之间如何变化。检查设备替代地构造成识别衬底W上的缺陷，且可以例如为光刻单元LC的部分，或可以集成至光刻设备LA中，或甚至可以是单独的装置。检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质，或半潜像(在曝光后焙烤步骤PEB之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质，或经显影的抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已被移除)上的性质，或甚至经蚀刻的图像(在诸如蚀刻的图案转印步骤之后)上的性质。

通常，光刻设备LA中的图案化过程是需要衬底W上的结构的尺寸设计和放置的高准确度的处理中的最关键步骤之一。为了确保这种高准确度，可以将三个系统组合于所谓的“整体”控制环境中，如图3中示意性地描绘的。这些系统中的一个系统是光刻设备LA，其(实际上)连接至量测工具MT(第二系统)且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键在于优化这三个系统之间的协作以增强整个过程窗口且提供严格控制回路，从而确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口限定过程参数(例如，剂量、焦距、重叠)的范围，在所述范围内，特定制造过程得到所定义的结果(例如，功能性半导体器件)，通常在所述范围内，允许光刻过程或图案化过程中的过程参数变化。

计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)，以预测使用哪种分辨率增强技术且执行计算光刻模拟和计算，从而确定哪些掩模布局和光刻设备设置实现图案化过程的最大总过程窗口(在图3中由第一标尺SC1中的双箭头所描绘的)。通常，分辨率增强技术被布置成匹配光刻设备LA的图案化可能性。计算机系统CL也可以用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内何处操作(例如，使用来自量测工具MT的输入)，以预测是否由于例如次优处理而可能存在缺陷(在图3中由第二标尺SC2中的指向“0”的箭头描绘)。

量测工具MT可以将输入提供至计算机系统CL以使得能够进行准确的模拟和预测，且可以将反馈提供至光刻设备LA以识别例如光刻设备LA的校准状态中的可能漂移(在图3中由第三标尺SC3中的多个箭头所描绘的)。

在光刻过程中，期望频繁地对所产生的结构进行测量例如以用于过程控制和验证。用于进行这样的测量的工具通常称为量测工具MT。用于进行这样的测量的不同类型的量测工具MT是众所周知的，包括扫描电子显微反射镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是多功能仪器，其允许通过在光瞳或与散射仪的物镜的光瞳共轭的平面中具有传感器来测量光刻过程的参数，测量通常被称为基于光瞳的测量，或通过在像平面或与像平面共轭的平面中具有传感器来测量光刻过程的参数，在这种情况下测量通常被称为基于图像或场的测量。以全文引用的方式并入本文中的专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述这样的散射仪和相关联的测量技术。前述散射仪可以使用来自软x射线和对近IR波长范围可见的光来测量光栅。

在第一实施例中，散射仪MT是角分辨散射仪。在这样的散射仪中，重构方法可以应用于所测量的信号以重构或计算光栅的性质。可以例如由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用以及比较模拟结果与测量的那些结果来产生这种重构。调整数学模型的参数，直到所模拟的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案类似的衍射图案为止。

在第二实施例中，散射仪MT是光谱散射仪MT。在这样的光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导至目标上且来自目标的反射或散射辐射被引导至光谱仪检测器上，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的强度的函数的测量结果)。根据这种数据，可以例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与模拟光谱库比较来重构产生所检测的光谱的目标的结构或轮廓。

在第三实施例中，散射仪MT是椭圆测量散射仪。椭圆测量散射仪允许通过针对每个偏振状态测量散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当偏振滤波器来发射偏振光(诸如，线性、圆形或椭圆)。适于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有椭圆测量散射仪的各个实施例描述于以全文引用的方式并入本文中的美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中。

在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适用于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠，所述不对称性与重叠的范围有关。可以将两个(通常叠置的)光栅结构应用于两个不同层(不必是连续层)中，且可以形成在晶片上大致相同的位置处。散射仪可以具有如描述于例如共同拥有的专利申请EP1,628,164A中的对称检测配置，使得任何不对称性可以清楚地区分。这提供用于测量光栅中的未对准的直接方式。在目标通过周期性结构的不对称性来测量时，测量包含周期性结构的两个层之间的重叠误差的其它示例可以见于以全文引用的方式并入本文中的PCT专利申请公开号WO 2011/012624或美国专利申请US 20160161863中。

其它所关注的参数可以是焦距和剂量。可以通过如描述于以全文引用的方式并入本文中的美国专利申请US2011-0249244中的散射测量(或替代地，通过扫描电子显微法)同时确定焦距和剂量。可以使用具有针对焦距能量矩阵(FEM，也被称为焦距曝光矩阵)中的每个点的临界尺寸和侧壁角测量的唯一组合的单个结构。如果可以获得临界尺寸和侧壁角的这些唯一组合，则可以从这些测量中唯一地确定焦距和剂量。

量测目标可以是通过光刻过程主要在抗蚀剂中形成且也在例如蚀刻过程之后形成的复合光栅的集合。通常，光栅中的结构的节距和线宽很大程度上依赖于测量光学器件(具体地，光学器件的NA)以能够捕获来自量测目标的衍射阶。如先前所指示的，衍射信号可以用于确定两个层之间的移位(也被称为“重叠”)或可以用于重构如由光刻过程产生的原始光栅的至少一部分。这种重构可以用于提供光刻过程的品质指导，并且可以用于控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有较小子分段，所述子分段被配置成模仿目标中的设计布局的功能性部分的尺寸。由于这种子分段，目标将表现得更类似于设计布局的功能性部分，使得总体过程参数测量结果更类似于设计布局的功能性部分。可以在欠填充模式中或在过填充模式中测量目标。在欠填充模式中，测量束产生小于总体目标的斑。在过填充模式中，测量束产生大于总体目标的斑。在这样的过填充模式中，也可以同时测量不同的目标，因此同时确定不同处理参数。

使用特定目标的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量这种光刻参数的测量选配方案来确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量自身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果用于衬底测量选配方案中的测量是基于衍射的光学测量，则测量的参数中的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的取向等。用于选择测量选配方案的准则之一可以例如是测量参数中的一个测量参数对于处理变化的敏感度。更多示例描述于以全文引用的方式并入本文中的美国专利申请US2016-0161863和已公布的美国专利申请US2016/0370717A1中。

图4中描绘量测设备，诸如散射仪。所述散射仪包括将辐射投影至衬底6上的宽带(白光)辐射投影仪2。将反射或散射辐射传递至光谱仪检测器4，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱10(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据这种数据，可以由处理单元PU例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与如图3的底部处所示出的模拟光谱库进行比较来重构产生所检测的光谱的结构或轮廓。通常，对于重构，结构的一般形式是已知的，并且根据用于制造结构的过程的知识来假定一些参数，仅留下结构的几个参数从散射测量数据确定。这种散射仪可以被配置成正入射散射仪或斜入射散射仪。

经由测量量测目标的光刻参数的整体测量品质至少部分地由用于测量这种光刻参数的测量选配方案来确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量自身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果用于衬底测量选配方案中的测量是基于衍射的光学测量，则测量的参数中的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的取向等。用于选择测量选配方案的准则之一可以例如是测量参数中的一个测量参数对于处理变化的敏感度。更多实例描述于以全文引用的方式并入本文中的美国专利申请US2016/0161863和已公布的美国专利申请US2016/0370717A1中。

用于IC制造中的另一种类型的量测工具为形貌测量系统、水平传感器或高度传感器。这种工具可以集成于光刻设备中，用于测量衬底(或晶片)的顶部表面的形貌。衬底的形貌的映射(也被称为高度图)可以由指示作为衬底上的位置的函数的衬底的高度的这些测量产生。这种高度图随后可以用于在将图案转印于衬底上期间校正衬底的位置，以便在衬底上的恰当聚焦位置中提供图案形成装置的空间图像。应理解，“高度”在这种情境中是指相对于衬底大致在平面外的尺寸(也被称为Z轴)。通常，水平或高度传感器在固定部位(相对于其自身光学系统)处执行测量，并且衬底与水平或高度传感器的光学系统之间的相对移动引起跨衬底的部位处的高度测量。

在仅图示操作原理的图5中示意性地示出如本领域中已知的水平或高度传感器LS的示例。在这个示例中，水平传感器包括光学系统，所述光学系统包括投影单元LSP和检测单元LSD。投影单元LSP包括提供辐射束LSB的辐射源LSO，所述辐射束由投影单元LSP的投影光栅PGR赋予。辐射源LSO可以是例如窄带或宽带光源，诸如超连续谱光源、偏振或非偏振、脉冲或连续，诸如偏振或非偏振激光束。辐射源LSO可以包括具有不同颜色或波长范围的多个辐射源，诸如多个LED。水平传感器LS的辐射源LSO不限于可见光辐射，但可以另外或替代地涵盖UV和/或IR辐射和适于从衬底的表面反射的任何波长范围。

投影光栅PGR为包括周期性结构的周期性光栅，所述周期性结构产生具有周期性变化强度的辐射束BE1。具有周期性变化强度的辐射束BE1以相对于垂直于入射衬底表面的轴线(Z轴)具有介于0度与90度之间(通常介于70度与80度之间)的入射角ANG被引导朝向衬底W上的测量部位MLO。在测量部位MLO处，经图案化的辐射束BE1由衬底W反射(由箭头BE2指示)且被引导朝向检测单元LSD。

为了确定测量部位MLO处的高度水平，水平传感器还包括检测系统，所述检测系统包括检测光栅DGR、检测器DET，和用于处理检测器DET的输出信号的处理单元(未示出)。检测光栅DGR可以与投影光栅PGR相同。检测器DET产生指示所接收的光的检测器输出信号，例如，诸如光电探测器指示所接收的光的强度的检测器输出信号，或者诸如相机产生表示所接收的强度的空间分布的检测器输出信号。检测器DET可以包括一种或更多种检测器类型的任何组合。

借助于三角测量技术，可以确定测量部位MLO处的高度水平。所检测的高度水平通常与如通过检测器DET所测量的信号强度有关，所述信号强度具有尤其依赖于投影光栅PGR的设计和(倾斜)入射角ANG的周期性。

投影单元LSP和/或检测单元LSD可以包括沿投影光栅PGR与检测光栅DGR之间的经图案化的辐射束的路径(未示出)的其它光学元件，诸如透镜和/或反射镜。

在实施例中，可以省略检测光栅DGR，并且可以将检测器DET放置于检测光栅DGR所位于的位置处。这种配置提供对投影光栅PGR的图像的更直接检测。

为了有效地覆盖衬底W的表面，水平传感器LS可以被配置成将测量束BE1的阵列投影至衬底W的表面上，由此产生覆盖较大测量范围的测量区域MLO或斑的阵列。

一般类型的各种高度传感器公开于例如两者均以引用的方式并入的US7265364和US7646471中。使用UV辐射而不是可见光或红外辐射的高度传感器公开于以引用的方式并入的US2010233600A1中。在以引用的方式并入的WO2016102127A1中，描述了紧凑的高度传感器，其使用多元件检测器来检测和识别光栅图像的位置而无需检测光栅。

用于IC制造中的另一种类型的量测工具为对准传感器。因此，光刻设备的性能的关键方面能够相对于(由相同设备或不同光刻设备)铺设于先前层中的特征正确且准确地放置所施加的图案。为此目的，衬底设置有一组或更多组标记或目标。每个标记为稍后可以使用通常是光学位置传感器的位置传感器对其位置进行测量的结构。位置传感器可以被称为“对准传感器”且标记可以被称为“对准标记”。

光刻设备可以包括一个或更多个(例如，多个)对准传感器，通过所述一个或更多个对准传感器可以准确地测量设置在衬底上的对准标记的位置。对准(或位置)传感器可以使用诸如衍射和干涉之类的光学现象，以从形成在衬底上的对准标记获得位置信息。当前光刻设备中所使用的对准传感器的示例基于如描述于US6961116中的自参考干涉仪。例如，如US2015261097A1中所披露的，已开发出位置传感器的各种增强和修改。所有这些公开出的内容以引用的方式并入本文中。

图6是已知对准传感器AS(诸如例如描述于以引用的方式并入的US6961116中)的实施例的示意性框图。辐射源RSO提供一个或更多个波长的辐射束RB，所述辐射束通过转向光学器件而转向至标记(诸如，位于衬底W上的标记AM)上，作为照射斑SP。在这个示例中，转向光学器件包括斑反射镜SM和物镜OL。照射标记AM的照射斑SP的直径可以略小于标记本身的宽度。

由对准标记AM衍射的辐射(在这个示例中经由物镜OL)被准直成信息承载束IB。术语“衍射”旨在包括来自标记的零阶衍射(其可以被称为反射)。例如上文提及的US6961116中所披露的类型的自参考干涉仪SRI使束IB与其自身发生干涉，之后所述束由光电探测器PD接收。在由辐射源RSO产生多于一个波长的情况下，可以包括额外的光学器件(未示出)以提供单独的束。根据需要，光电探测器可以是单个元件，或其可以包括一定数目个像素。光电探测器可以包括传感器阵列。

在这个示例中的转向光学器件包括点反射镜即光斑反射镜SM，并且也可以用于阻挡从标记反射的零阶辐射，使得信息承载束IB仅包括来自标记AM的较高阶衍射辐射(这对于测量不是必需的，但可以改善信噪比)。

将强度信号SI供应至处理单元PU。通过对在块SRI中进行的光学处理与在单元PU中进行的计算处理进行组合，输出衬底相对于参考系的X位置和Y位置的值。

所图示的类型的单次测量仅将标记的位置固定在与所述标记的一个节距相对应的某一范围内。将粗略测量技术与所述单次测量结合使用，以识别正弦波的哪个周期为包括经标记位置的周期。可以在不同波长下以较粗略和/或较精细水平来重复进行相同的过程，以用于在不管所述标记由何种材料制备、以及供所述标记设置于上方和/或下方的材料的情况下，提高所述标记的准确度和/或稳固地即鲁棒地检测。可以对所述波长进行光学上的多路复用和解多路复用，以便同时处理波长，和/或可以通过时分或频分方式对波长进行多路复用。

在这个示例中，对准传感器和斑SP保持静止，而衬底W移动。因此，可以相对于参考系刚性地即稳固地且准确地安装所述对准传感器，同时在与衬底W的移动方向相反的方向上有效地扫描标记AM。通过衬底W安装于衬底支撑件以及控制所述衬底支撑件的移动的衬底定位系统，来控制衬底W的这种移动。衬底支撑件位置传感器(例如，干涉仪)测量衬底支撑件(未示出)的位置。在实施例中，一个或更多个(对准)标记被设置在衬底支撑件上。对设置在衬底支撑件上的标记的位置的测量允许对如由位置传感器所确定的衬底支撑件的位置进行校准(例如，相对于对准系统所连接的框架)。对设置在衬底上的对准标记的位置的测量允许确定衬底相对于衬底支撑件的位置。

上文提及的量测工具MT(诸如，散射仪、形貌测量系统或位置测量系统)可以使用源自辐射源的辐射来执行测量。通过量测工具使用的辐射的性质可能影响可以执行的测量的类型和品质。对于一些应用，使用多个辐射频率来测量衬底可以是有利的，例如可以使用宽带辐射。多个不同频率可能够在不干涉其它频率或最少干涉其它频率的情况下传播、辐照量测目标和散射离开量测目标。因此，可以例如使用不同频率来同时获得更多量测数据。不同的辐射频率也可以能够查询和发现量测目标的不同性质。宽带辐射可以用于诸如水平传感器、对准标记测量系统、散射量测工具或检查工具的量测系统MT中。宽带辐射源可以是超连续谱源。

可能难以产生高质量宽带辐射(例如超连续谱辐射)。用于产生宽带辐射的一种方法可以是例如利用非线性高阶效应来增宽高功率窄带或单频输入辐射。输入辐射(其可以使用激光器来产生)可以被称为泵浦辐射。替代地，输入辐射可以被称为种子辐射。为获得用于增宽效应的高功率辐射，可以将辐射限于小区域中使得实现很大程度上局部化的高强度辐射。在那些区域中，辐射可以与增宽结构和/或形成非线性介质的材料相互作用于便产生宽带输出辐射。在高强度辐射区域中，不同材料和/或结构可以用于通过提供合适的非线性介质来实现和/或改善辐射增宽。

在一些实施中，在光子晶体光纤(PCF)中产生宽带输出辐射。在若干实施例中，这种光子晶体光纤在其光纤芯部周围具有微结构，有助于限制光纤芯部中行进通过所述光纤的辐射。所述光纤芯部可以由具有非线性性质且当高强度泵浦辐射透射穿过光纤芯部时能够产生宽带辐射的固体材料制成。虽然在实心芯部光子晶体光纤中产生宽带辐射是可行的，但使用实心材料可以存在几个缺点。例如，如果在实心芯部中产生UV辐射，则这种辐射可能不存在于光纤的输出光谱中，这是因为辐射由大多数实心材料吸收。

在一些实施中，如下文参考图8进一步论述，用于增宽输入辐射的方法和设备可以使用光纤用于限制输入辐射且用于将输入辐射增宽以输出宽带辐射。所述光纤可以是中空芯部光纤，并且可以包括用于在光纤中实现辐射的有效引导和限制的内部结构。所述光纤可以是中空芯部光子晶体光纤(HC-PCF)，其尤其适于主要在光纤的中空芯部内部进行强辐射限制，从而实现高辐射强度。光纤的中空芯部可以被气体填充，所述气体用作用于增宽输入辐射的增宽介质。这种光纤和气体布置可以用于产生超连续谱辐射源。光纤的辐射输入可以是电磁辐射，例如在红外光谱、可见光谱、UV光谱和极UV光谱中的一个或更多个中的辐射。输出辐射可以由宽带辐射组成或包括宽带辐射，所述宽带辐射在本文中可以被称为白光。

一些实施例涉及包括光纤的这种宽带辐射源的新设计。所述光纤为中空芯部光子晶体光纤(HC-PCF)。具体地，所述光纤可以是包括用于限制辐射的反谐振结构的类型的中空芯部光子晶体光纤。这种包括反谐振结构的光纤在本领域中已知为反谐振光纤、管状光纤、单环光纤、负曲率光纤或抑制耦合光纤。这种光纤的各种不同设计在本领域中是已知的。替代地，光纤可以是光子带隙光纤(HC-PBF，例如Kagome光纤)。

可以设计多种类型的HC-PCF，每种基于不同物理引导机制。两个这样的HC-PCF包括：中空芯部光子带隙光纤(HC-PBF)和中空芯部反谐振反射光纤(HC-ARF)。设计和制造HC-PCF的细节可以见于以引用的方式并入本文中的美国专利US2004/015085A1(针对HC-PBF)和国际PCT专利申请WO2017/032454A1(针对中空芯部反谐振反射光纤)中。图9(a)示出包括Kagome晶格结构的Kagome光纤。

现将参考图7描述在辐射源中使用的光纤的示例，图7是横向平面中光纤OF的示意性截面图。类似于图7的光纤的实际示例的其它实施例公开于WO2017/032454A1中。

光纤OF包括细长体，所述细长体在光纤OF的一个维度上比其它两个维度更长。这个较长的维度可以称为轴向方向，且可以限定光纤OF的轴线。另外两个维度限定可以被称为横向平面的平面。图7示出光纤OF在被标记为x-y平面的这种横向平面(即，垂直于轴线)中的截面。光纤OF的截面可以是沿光纤轴线大致恒定的。

应了解，光纤OF具有一定程度的挠性或灵活性，因此，通常，轴线的方向沿光纤OF的长度将不是均一的。诸如光轴、截面等的术语应理解为是指局部光轴、局部截面等。此外，在部件被描述为圆柱形或筒形或管状的情况下，这些术语应理解为涵盖当光纤OF弯曲时可能变形的这些形状。

光纤OF可以具有任何长度且应了解，光纤OF的长度可以依赖于应用。光纤OF可以具有1cm与10m之间的长度，例如光纤OF可以具有10cm与100cm之间的长度。

光纤OF包括：中空芯部HC；围绕中空芯部HC的包层部分；以及围绕且支撑包层部分的支撑部分SP。可以将光纤OF视为包括具有中空芯部HC的主体(包括包层部分和支撑部分SP)。所述包层部分包括用于引导辐射穿过中空芯部HC的多个反谐振元件。具体地，多个反谐振元件被布置成将通过光纤OF传播的辐射主要限制在中空芯部HC内，并且沿光纤OF引导所述辐射。光纤OF的中空芯部HC可以大致设置于光纤OF的中心区中，使得光纤OF的轴线也可以限定光纤OF的中空芯部HC的轴线。

包层部分包括用于引导通过光纤OF传播的辐射的多个反谐振元件。特别地，在该实施例中，包层部分包括六个管状毛细管CAP的单个环。管状毛细管CAP中的每个管状毛细管用作反谐振元件。

毛细管CAP也可以被称为管。毛细管CAP的截面可以是圆形的，或可以具有另一形状。每个毛细管CAP包括大致为圆柱形或筒形的壁部分WP，所述壁部分至少部分地限定光纤OF的中空芯部HC且将中空芯部HC与毛细管空腔CC分离。应了解，壁部分WP可以用作针对传播穿过中空芯部HC(并且所述辐射可以掠入射角入射到壁部分WP上)的辐射的抗反射法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振器。壁部分WP的厚度可以适于确保大致增强返回中空芯部HC内的反射，而大致抑制进入毛细管腔CC的透射。在一些实施例中，毛细管壁部分WP可以具有0.01μm至10.0μm之间的厚度。

应了解，如本文中所使用的，术语包层部分旨在意指光纤OF的用于引导辐射传播通过光纤OF传播的部分(即，将所述辐射限制于中空芯部HC内的毛细管CAP)。辐射可以被限制为沿光纤轴线传播的横向模态的形式。

支撑部分大体上为管状且支撑包层部分的六个毛细管CAP。如果是内支撑部分SP，则六个毛细管CAP均匀地围绕内表面分布。六个毛细管CAP可以描述为以大致六边形的形式设置。

毛细管CAP被布置成使得每个毛细管不与其它毛细管CAP中的任一毛细管接触。毛细管CAP中的每个毛细管与内支撑部分SP接触，且与环结构中的邻近毛细管CAP间隔开。这种布置可以是有益的，因为可以增加光纤OF的透射带宽(相对于例如毛细管彼此接触的布置)。替代地，在一些实施例中，毛细管CAP中的每个毛细管可以与环形结构中的相邻毛细管CAP接触。

所述包层部分的六个毛细管CAP被设置成围绕中空芯部HC的环形结构。毛细管CAP的环形结构的内表面至少部分地限定光纤OF的中空芯部HC。中空芯部HC的直径d(其可以定义为相对毛细管之间的最小尺寸，由箭头d指示)可以介于10μm与1000μm之间。中空芯部HC的直径d可能影响中空芯部HC光纤OF的模场直径、冲击损失、分散度、模态多元性即模复数、和非线性性质。

在该实施例中，所述包层部分包括毛细管CAP(其用作反谐振元件)的单环形布置。因此，从中空芯部HC的中心至光纤OF的外部的任何径向方向上的线不会穿过多于一个毛细管CAP。

应了解，其它实施例可以具备不同的反谐振元件的布置。这些可以包括具有反谐振元件的多环的布置和具有嵌模式反谐振元件的布置。图9(a)示出具有毛细管CAP的三个环的HC-PCF的实施例，所述环沿径向方向堆叠于彼此之上。在这种实施例中，每个毛细管CAP在同一环中和不同环中均与其它毛细管接触。此外，虽然图7中示出的实施例包括六个毛细管的环，但在其它实施例中，可以在包层部分中设置一个或更多个环，所述一个或更多个环包括任何数目个反谐振元件(例如，4、5、6、7、8、9、10、11或12个毛细管)。

图9(b)示出上文所论述的具有多个管状毛细管的单环的HC-PCF的修改实施例。在图9(b)的示例中，存在管状毛细管21的两个同轴环。为了保持管状毛细管21的内环和外环，HC-PCF中可以包括支撑管ST。所述支撑管可以由二氧化硅制成。

图7以及图9(a)和(b)的示例中的管状毛细管可以具有圆形截面形状。管状毛细管也可能具有其它形状，如椭圆形或多边形截面。另外，图7以及图9(a)和(b)的示例中的管状毛细管的实心材料可以包括塑性材料(如PMA)、玻璃(如二氧化硅)，或软玻璃。

图8描绘用于提供宽带输出辐射的辐射源RDS。辐射源RDS包括：脉冲泵浦辐射源PRS，或能够产生期望的长度和能量水平的短脉冲的任何其它类型的源；具有中空芯部HC的光纤OF(例如，图7中示出的类型)；以及设置于中空芯部HC内的工作介质WM(例如，气体)。虽然在图8中，所述辐射源RDS包括图7中示出的光纤OF，但在替代实施例中，可以使用其它类型的中空芯部HC光纤OF。

脉冲泵浦辐射源PRS被配置成提供输入辐射IRD。光纤OF的中空芯部HC被布置成接收来自脉冲泵浦辐射源PRS的输入辐射IRD，并且增宽所述输入辐射以提供输出辐射ORD。工作介质WM使得能够增宽所接收的输入辐射IRD的频率范围以便提供宽带输出辐射ORD。

所述辐射源RDS还包括贮存器RSV。光纤OF设置于贮存器RSV内部。贮存器RSV也可以被称为壳体、容器或气室。贮存器RSV被配置成容纳工作介质WM。贮存器RSV可以包括本领域中已知的用于控制、调节和/或监测贮存器RSV内部的工作介质WM(其可以是气体)的组分的一个或更多个特征。贮存器RSV可以包括第一透明窗口TW1。在使用中，光纤OF设置于贮存器RSV内部，使得第一透明窗口TW1位于接近于光纤OF的输入端IE处。第一透明窗口TW1可以形成贮存器RSV的壁的部分。第一透明窗口TW1至少对于所接收的输入辐射频率可以是透明的，使得所接收的输入辐射IRD(或至少其大部分)可以耦合至位于贮存器RSV内部的光纤OF中。应了解，可以设置光学器件(未示出)以用于将输入辐射IRD耦合至光纤OF中。

所述贮存器RSV包括第二透明窗口TW2，所述第二透明窗口TW2形成贮存器RSV的壁的部分。在使用中，当光纤OF设置于贮存器RSV内时，第二透明窗口TW2位于接近于光纤OF的输出端OE处。第二透明窗口TW2可以至少对于设备120的宽带输出辐射ORD的频率是透明的。

替代地，在另一实施例中，光纤OF的两个相对置的端部可以放置在不同的贮存器内部。光纤OF可以包括被配置成接收输入辐射IRD的第一端部段、和用于输出宽带输出辐射ORD的第二端部段。所述第一端部段可以被放置在包括工作介质WM的第一贮存器内。所述第二端部段可以被放置在第二贮存器内，其中所述第二贮存器也可以包括工作介质WM。贮存器的运作可以是如上述关于图8所描述的。所述第一贮存器可以包括第一透明窗口，所述第一透明窗口被配置成对于输入辐射IRD是透明的。所述第二贮存器可以包括第二透明窗口，所述第二透明窗口被配置成对于宽带输出宽带辐射ORD是透明的。第一贮存器和第二贮存器也可以包括可密封开口，以允许光纤OF被部分地放置在贮存器内部并且部分地被放置于贮存器外部，从而气体可以被密封在所述贮存器内部。光纤OF还可以包括没有被包含在贮存器内部的中间部段。对于光纤OF是相对较长的(例如，当长度大于1m时)的实施例而言，使用两个单独的气体贮存器的这种布置可能是特别方便的。将理解的是，对于使用两个单独的气体贮存器的这种布置，两个贮存器(其可以包括本领域已知的用于控制、调节和/或监测两个贮存器内部的气体的组分的一个或更多个特征)可以被认为提供了一种用于将工作介质WM提供到光纤OF的中空芯部HC内的设备。

在此情境中，如果入射到窗口的一频率的入射辐射的至少50％、75％、85％、90％、95％或99％被透射过所述窗口，则所述窗口对所述频率可以是透明的。

第一透明窗口TW1和第二透明窗口TW2两者都可以在贮存器RSV的壁内形成气密密封，使得工作介质WM(其可以是气体)可以被容纳在贮存器RSV内。将理解的是，气体WM可以在不同于贮存器RSV的环境压力的压力的情况下被容纳在贮存器RSV内。

所述工作介质WM可以包括惰性气体(诸如氩、氪和氙)、拉曼活性气体(诸如氢、氘和氮)、或者气体混合物(诸如氩/氢混合物、氙/氘混合物、氪/氮混合物、或氮/氢混合物)。取决于填充气体的类型，非线性光学过程可以包括调制不稳定性(MI)、孤子自压缩、孤子裂变、克尔效应(Kerr effect)、拉曼效应和分散波产生，其细节在WO2018/127266A1和US9160137B1(两者均通过引用而被合并入本文)中被描述。由于可以通过改变所述贮存器RSR中的工作介质WM压力(即气室压力)来调节填充气体的分散性，则可以调整所产生的宽带脉冲动态和相关联的光谱增宽特性，以便优化频率转换。

在一种实施方式中，至少在接收输入辐射IRD来用于产生宽带输出辐射ORD的过程中，所述工作介质WM可以被设置在中空芯HC内。将理解的是，在光纤OF不接收输入辐射IRD来用于产生宽带输出辐射时，气体WM可以完全地或部分地不存在于中空芯部HC中。

为了实现频率增宽，可能需要高强度辐射。具有中空芯部HC光纤OF的优点在于，通过对传播通过光纤OF的辐射进行强空间限制，可以实现高强度辐射，从而实现高的局部辐射强度。例如，由于所接收的输入辐射强度高和/或由于光纤OF内部的辐射的空间限制强，则光纤OF内部的辐射强度可以是高的。中空芯部光纤的优点在于，它们可以引导比实体芯部光线具有更宽波长范围的辐射，并且特别地，中空芯部光纤可以引导紫外和红外范围这两个范围内的辐射。

使用中空芯部HC光纤OF的优点可以在于，在光纤OF的内部受引导的大部分辐射被限制到中空芯部HC。因此，光纤OF内部的辐射的大部分相互作用是与工作介质WM的相互作用，所述工作介质WM被设置在光纤OF的中空芯部HC内部。因此，可以增加工作介质WM对辐射的增宽效应。

所接收的输入辐射IRD可以是电磁辐射。所述输入辐射IRD可以作为脉冲辐射而被接收。例如，所述输入辐射IRD可以包括例如由激光器产生的超快脉冲。

所述输入辐射IRD可以是相干辐射。所述输入辐射IRD可以是经准直辐射，其优点在于可以促进和提高将输入辐射IRD耦合到光纤OF的效率。所述输入辐射IRD可以包括单个频率、或窄频率范围。所述输入辐射IRD可以由激光器产生。类似地，所述输出辐射ORD可以是经准直辐射和/或可以是相干辐射。

所述输出辐射ORD的宽带范围可以是连续范围，所述连续范围包括辐射频率的连续范围。所述输出辐射ORD可以包括超连续谱辐射。连续辐射可以在许多应用(例如量测应用)中使用是有益的。例如，频率的连续范围可以用于查询大量性质。例如，频率的连续范围可以用于确定和/或消除所测量性质的频率依赖性即频率相关性。例如，超连续谱输出辐射ORD可以包括波长范围为100nm-4000nm的电磁辐射。例如，宽带输出辐射ORD的频率范围可以是400nm-900nm、500nm-900mm或200nm-2000nm。超连续谱输出辐射ORD可以包括白光。

由所述脉冲泵浦辐射源PRS所提供的输入辐射IRD可以是脉冲式的。所述输入辐射IRD可以包括在200nm与2μm之间的一个或更多个频率的电磁辐射。所述输入辐射IRD可以例如包括具有1.03μm的波长的电磁辐射。所述脉冲辐射IRD的重复率可以是1kHz至100MHz的数量级。所述脉冲能量可以具有0.1μJ至100μJ(例如1至10μJ)的数量级。所述输入辐射IRD的脉冲持续时间可以介于10fs与10ps之间，例如300fs。输入辐射IRD的平均功率可以介于100mW至数百W之间。输入辐射IRD的平均功率可以例如为20W至50W。

脉冲式泵浦辐射源PRS可以是激光器。通过对(泵浦)激光参数、工作组分WM变化、和光纤OF参数的调整可以改变和调谐沿光纤OF透射的这样的激光脉冲的时空透射特性(例如其光谱振幅和相位)。所述时空传输特性可以包括以下的一个或更多个：输出功率、输出模态分布、输出时间分布、输出时间分布的宽度(或输出脉冲宽度)、输出光谱分布、以及输出光谱分布的带宽(或输出光谱带宽)。所述脉冲泵浦辐射源PRS参数可以包括以下中的一个或更多个：泵浦波长、泵浦脉冲能量、泵浦脉冲宽度、泵浦脉冲重复率。所述光纤OF参数可以包括以下中的一个或更多个：光纤长度、中空芯部HC的尺寸和形状、毛细管的尺寸和形状、围绕中空芯部HC的毛细管的壁的厚度。所述工作组分WM(例如填充气体)参数可以包括以下中的一个或更多个：气体类型、气体压力和气体温度。

由所述辐射源RDS所提供的宽带输出辐射ORD可以具有至少1W的平均输出功率。平均输出功率可以是至少5W。平均输出功率可以是至少10W。宽带输出辐射ORD可以是脉冲宽带输出辐射ORD。宽带输出辐射ORD的输出辐射的整个波长带的功率谱密度可以是至少0.01mW/nm。宽带输出辐射的整个波长带的功率谱密度可以是至少3mW/nm。

基于HC-PCF的宽带辐射源RDS常常经受快速的性能劣化和短寿命的问题。目前，已识别若干失效机制即故障机制。第一失效机制是通常由一个或两个光纤端部上的烃沉积造成的光纤污染。当组装所述辐射源时，烃可能进入贮存器RSV中。烃也可能由贮存器RSV内的部件(包括光纤OF自身)的热排气产生。

第二失效机制是光纤过热。白光产生伴随着经由气体物质中的原子碰撞和等离子体中的重组动力学而产生的电离和热。在操作期间所产生的这种热将会增加光纤OF的内部包层表面的温度。然而，对于例如诸如图7、图9(a)或图9(b)中所图示的现有HC-PCF，光纤几何结构不允许进入和高效冷却内部包层波导结构的表面。在没有有效的热耗散的情况下，所产生的热将在光纤内积聚，尤其在以高重复率脉冲来泵浦/驱动所述光纤的情况下，直到光纤过热且最终损坏。内部包层波导结构(例如，诸如图7、图9(a)或图9(b)中所图示的管状毛细管CAP)的表面过热也将触发不想要的化学反应，这可能产生排气且因而导致进一步的污染。

第三失效机制是氢气引发的光纤表面还原和玻璃态生长。已发现，在利用包含氢气的气体混合物来操作基于HC-PCF的宽带辐射源RDS持续几百个小时之后，氧化硅或SiOx纳米结构和松软的玻璃主要地生长在所述光纤的输出尖端处。二氧化硅生长的主要根源之一是在氢等离子体存在的情况下内光纤表面的还原。在氢等离子体存在的情况下，二氧化硅的还原和蚀刻是已知现象。氢离子和自由基(诸如，原子氢)攻击内光纤表面，并且通过将二氧化硅转化为硅而导致接触表面的还原，或通过产生挥发性即易失性氧化硅而导致表面蚀刻。二氧化硅在光纤端部尖端处的生长会导致逐渐阻塞和输出功率损失，这最终将导致光纤损坏和宽带辐射源RDS的短寿命。

目前，已单独地或组合地采取各种措施以减少HC-PCF的劣化且因此延长基于HC-PCF的辐射源的寿命。例如，使用更好的清洁方法来清洁基于HC-PCF的辐射源RDS的所有部件，尤其是容纳于贮存器RSV中的那些部件。此外，由具有低排气性质的材料所制成的部件优于由具有高排气性质的材料制成的等效物。此外，具有较高热导率的气体混合物用于帮助改善HC-PCF内的热耗散。虽然上述措施在一定程度上是有效的，但光纤损坏仍难以防止。

由于前述光纤寿命问题，基于HC-PCF的辐射源RDS在仅短操作时间段之后就可能无法运作。在基于HC-PCF的光源用于例如上文所提及的散射仪、形貌测量系统、或位置测量系统的量测工具中的情况下，HC-PCF的非预期和/或早期失效意味着将需要从工具移除整个光源以便进行修复或替换。替换损坏的/劣化的光纤需要重新优化泵浦激光束至新HC-PCF中的耦合，这是耗时的过程。在将修复或替换的辐射源RDS装配至同一量测工具中之后，需要再次执行从所述辐射源所发射的辐射束的完全光学对准以及其它必要校准和表征。整个过程不仅增加成本，而且造成显著的系统停工时间。

如上文所描述的，在HC-ARF中，包括诸如管状毛细管CAP之类的多个反谐振元件的包层部分用于引导辐射通过中空芯部HC。在光纤谐振之间形成给定HC-ARF的低损失透射窗口。在低损失透射窗口内，由例如管状毛细管CAP的反谐振元件所支撑的包层模态不与芯部模态相位匹配，即，芯部模态与包层模态是反谐振的，这确保所述芯部模态主要地在所述中空芯部HC内传播。而鉴于在每个光纤谐振带内，所述芯部模态与所述包层模态相位匹配，即，芯部模态与包层模态是谐振的，这导致所述芯部模态强耦合至反谐振元件内。因此，光的相对应部分不再在所述中空芯部HC中被引导。所述芯部模态强耦合至周围玻璃结构内可能加剧上述过热问题且因而缩短光纤寿命。因此，为了减少所述芯部模态与包层结构之间的相互作用，期望优化输出光谱使得其与光纤谐振的叠置被最小化。

对于典型的HC-ARF，诸如图7、图9(a)或图9(b)中示出的那些HC-ARF，光纤谐振的光谱位置由芯部壁厚度(例如，管状毛细管的厚度)和周围包层结构的几何形状(例如，管状毛细管的布置)确定。无法消除光纤谐振且必须对光纤谐振进行管理，以便优化给定光谱带宽。一旦已制作所述光纤，则无法改变几何形状和芯部壁厚度、以及HC-PCF材料。改变光纤谐振的位置需要改变前述光纤参数中的一个或更多个参数，并且因此使用不同光纤。在控制制作后的光纤谐振方面缺乏灵活性对光纤制作过程提出了严格的要求，这不可避免地导致较高制造成本。

现有的基于HC-PCF的宽带辐射源RDS通常基于单光纤配置，例如图8中示出的示例。为了满足日益增长的大带宽需求，需要具有跨过例如从深紫外(UV)至近红外(NIR)的光谱带宽的多倍频程的HC-PCF。然而，这样的大带宽HC-PCF非常难以制作且需要精确控制光纤制作过程，这限制生产产率且增加制造成本。

下文所描述的实施例涉及能够缓解前述短寿命问题和/或同时允许调谐或优化所述输出辐射的光谱特性(例如，所述输出光谱的带宽和/或部位)的期望的灵活性的方法和设备，所述光谱特性是由现有的基于单光纤的辐射源RDS无法实现的。所述方法的芯部构思是，使用以期望的方式而被布置的多于一个光纤OF(例如HC-PCF)，使得在当前光纤OF可以自动地和/或快速地替换为具有与当前光纤OF大致相同的光纤参数或其它不同光纤参数的新光纤时，以便获得不同输出特性，例如不同光纤谐振和/或光谱带宽。这种方法允许多个光纤OF以自动且非侵入性的方式切换，且因此无需遵循现有的耗时的光纤替换过程，例如从贮存器RSV移除当前光纤OF、将新的光纤OF放置至贮存器中、以及将所述输入辐射耦合至新的光纤OF中。

在所有实施例中，光纤组件中的光纤的数目可以包括例如2至100个光纤、2至50个光纤、2至30个光纤、5至100个光纤、5至50个光纤、5至30个光纤、10至100个光纤、或10至50个光纤。所述布置可以是1维(1D)阵列、2D阵列、不规则的1D或2D布置、圆形布置、或任何其它布置。光纤可以是全部大致类似的，或至少一个或更多个子集可以包括不同性质。

图10(a)示意性地图示根据实施例的包括光纤(例如，单环HC-PCF)的二维(2D)阵列的矩形光纤组件FAA1。在所示出的具体实施例中，所述光纤组件FAA1可以是多芯部微结构式光纤，其包括总数为25个分离的HC-PCF芯部OF1至OF25。25个分离的中空芯部HC可以被形成于单个支撑部分SP内。应注意，所述光纤组件FAA1可以包括任何数目和/或任何类型的光纤OF，这可以基于应用需求和/或实施方式的实践性来确定。

两个相邻中空芯部HC的中心之间的空间距离DS可以至少大于以与(六个)管状毛细管直接接触的方式进行支撑的每个HC-PCF的支撑部分SP的内径ds。如此，可以使任何两个HC-PCF在空间上是分离的。在一些实施例中，介于任何两个HC-PCF之间的空间距离DS可以是足够大的，使得相邻光纤OF可以较少受到或不受例如从相邻光纤OF产生的排气和/或玻璃态(二氧化硅)生长的影响。所述空间距离DS可以是例如每个HC-PCF的支撑部分的内径ds的高达2倍、高达3倍、高达4倍、或高达5倍。

图10(b)示意性地图示根据实施例的包括光纤OF(例如，单环HC-PCF)的二维(2D)布置的圆形光纤组件FAA2。在这样的特定示例中，所述光纤组件FAA2包括呈单环几何形状而布置的总计六个HC-PCF OF1至OF6。应了解，在不同实施例中，圆形光纤组件FAA2可以包括光纤OF的多个同心环。在每个光纤环上，可以存在任何数目个光纤OF，其可以基于应用需求和/或实施方式的实践来确定。被包括在每个光纤环中的所有光纤OF可以具有至光纤组件FAA2的轴线AX的相同径向距离。类似于图10(a)中示出的实施例，介于两个相邻中空芯部HC的中心之间的空间距离DS可以至少大于支撑(六个)管状毛细管或与(六个)管状毛细管直接接触的每个HC-PCF的支撑部分的内径ds。空间距离DS可以是例如每个HC-PCF的支撑部分的内径ds的高达2倍、高达3倍、高达4倍、或高达5倍。

可以使用诸如例如所谓的堆叠和拉伸技术之类的标准多芯光纤制作技术来制造图10(a)和图10(b)中所示出的光纤组件FAA1、FAA2两者。这种三步(或更多步)过程包括：将多个玻璃管堆叠成玻璃预制件，将预制件下拉成具有较小横向尺寸的坯棒或杖状件(cane)且将杖状件进一步拉成光纤。可以基于这种方法的变型直接地制作，更具体地，通过包括在光纤拉伸之前将杖状件堆叠在一起的额外的步骤来制作由多个中空芯部光纤组成的光纤组件。

替代使用基于直接地制作的多芯微结构式光纤的光纤组件，其它类型的光纤组件可以基于将多个单独的单芯光纤组装在一起。这些光纤组件可以具有允许更灵活地选择光纤且避免直接地制造单个多芯微结构式光纤的一些制作困难的优势。

图11(a)和图11(b)分别图示根据实施例的使用多个单独的单芯光纤的1D光纤组件FAA3和2D光纤组件FAA4。可以通过将多个单独的单芯光纤OF(例如，HC-PCF)组装在一起和将所述光纤布置成光纤阵列来获得光纤组件FAA3、FAA4。可以取决于应用而灵活地选择光纤阵列的大小且因而灵活地选择光纤OF的总数。

参考图11(a)，所述光纤组件FAA3可以包括具有(在此具体示例中)五个光纤OF1至OF5的1D光纤阵列。五个光纤OF1至OF5可以是五个HC-PCF且可选地可以源自单个HC-PCF，且因此具有大致相同的光纤性质。替代地，五个HC-PCF可以来自两个或更多个不同HC-PCF，且因而至少两个HC-PCF可以具有不同的光纤性质。五个HC-PCF可以由具有v形沟槽的1D阵列的V形沟槽安装件VG以及光纤夹具CP来保持。每个V形沟槽可以保持单个光纤。当夹具CP被固定于V形沟槽安装件VG的顶部上时，其可以与五个HC-PCF成物理接触且可以对所述五个HC-PCF施加合适的夹持力。能够通过改变V形沟槽的深度来调整所述夹持力的强度。通过推动每个HC-PCF抵靠相应的V形沟槽的壁，所述夹持力可以将所述每个HC-PCF固定于适当的位置。在一些实施例中，光纤套筒可以用于夹具CP与光纤接触的部位中，以便减小或最小化对于光纤的由夹持力引发的应力。

参考图11(b)，光纤组件FAA4可以包括具有(在此具体示例中)十个光纤OF1至OF10的2D光纤阵列。十个光纤OF1至OF10可以是可以源自单个HC-PCF且因此具有大致相同的光纤性质的十个HC-PCF。替代地，十个HC-PCF可以来自两个或更多个不同HC-PCF，且因而一些光纤可以具有大致相同的光纤性质，而其它光纤可以具有不同的光纤性质，或所有光纤都可以是不同的。例如，顶部行中的五个HC-PCF OF1至OF5可以具有一种光纤结构，而底部行中的五个HC-PCF OF6至OF10可以具有不同的光纤结构。取决于应用，其它不同光纤组合可以用于光纤组件FAA4中。十个HC-PCF可以由具有v形沟槽的相对应2D阵列的V形沟槽安装件VG'以及两个光纤夹具CP保持。每个V形沟槽可以保持单个光纤。两个光纤夹具可以分别附接至V形沟槽安装件VG'的顶部表面和底部表面，以便将所有光纤OF1至OF10固定于适当的位置。

应注意，上文所描述的1D或2D V形沟槽安装件仅是示例光纤保持器；其它不同类型的光纤保持器是同样可以适用的。在一些实施例中，包括圆柱形孔的1D或2D阵列的单个玻璃衬底可以用作光纤阵列保持器。每个圆柱形孔可以保持单个光纤OF，例如HC-PCF。在所有光纤分别被放置至圆柱形孔中之后，所述光纤可以借助于例如激光连结或粘合剂而被固定至它们的相应的圆柱形孔。

图12示意性地图示包括根据实施例的光纤组件FAA以及第一单输入束配置的宽带辐射源RDS1。所述光纤组件FAA可以例如是上文所描述的光纤组件FAA1至FAA4中的任一光纤组件。在操作中，HC-PCF中的一个(例如，OF3)可以与所述辐射源RDS的光轴对准。在贮存器RSV内，所述辐射源RDS的光轴可以是所述输入辐射IRD的束路径。在一些实施例中，光纤组件FAA的HC-PCF中的仅一个可以用于在任何给定时间产生宽带辐射。在当前HC-PCF已达到其寿命(例如，性能已劣化至某一阈值程度，损坏已发生)或需要不同输出特性时，相邻或选定的新HC-PCF(例如，OF4)可以通过相对于所述输入辐射IRD的(例如，固定的)束路径(竖直地)平移所述光纤组件FAA而被(例如，自动地)放置至所述输入辐射IRD的束路径中。在光纤组件FAA2用于所述辐射源RDS1中的情况下，相邻或选定的新HC-PCF(例如，OF4)可以通过使光纤组件FAA2绕其轴线AX旋转而被(例如，自动地)放置至所述输入辐射IRD的束路径中。替代地或另外，光纤芯部切换也可以是能够通过相对于(例如，固定的)光纤组件FAA移位所述输入辐射IRD的所述束路径来实现。在一些实施例中，可以一起调整所述输入辐射IRD的所述束路径和所述光纤组件FAA的位置或取向两者，以便实现光纤芯部切换。

参考图12，在仅经由所述光纤组件FAA的平移实现光纤芯部切换的情况下，所述光纤组件FAA可以被安装在包括一个或更多个致动器(例如，电磁致动器)的平台模块(未示出)上。所述平台模块可以向光纤组件FAA提供多个(例如，六个)自由度移动。在使用线性1D光纤阵列的这种具体实施例中，所述平台模块可以包括提供X、Y和Z方向上的精确移动的三个线性运动致动器、以及提供在矢状面(sagittal)(绕X方向Rx倾斜)和切平面(绕Z方向Rz倾斜)中的精确角度倾斜的两个旋转致动器。X、Y和Z方向是相对于图12中所示出的坐标系来定义的。所述线性致动器可以提供例如小于或等于一微米的空间分辨率，并且所述旋转致动器可以具有例如小于或等于一微弧度的角分辨率。行程和角度倾斜范围可以是足够大的以覆盖光纤组件FAA中的所有光纤。在一些实施例中，除了高精度线性致动器以外，所述平台模块也还可以包括负责低精度但长距离移动的粗略移动致动器。当需要替换所述光纤组件FAA时(例如，当所有光纤被损坏或劣化时)，所述粗略移动致动器可以用于确保新光纤组件FAA与输入辐射IRD的束之间的相对位置差在高精度线性致动器的行程范围内。

每当到期替换当前光纤OF时，可以至少部分地借助于例如束挡块来阻挡所述输入辐射IRD。所述平台模块可以平移所述光纤组件FAA，以便大致对准新光纤OF的中空芯部HC与所述输入辐射IRD的所述束路径。可以基于介于任何两个相邻光纤芯部之间的空间间隔来预定移动的距离。一旦新光纤OF被移动至目标位置，则可以允许经衰减的或完全的输入辐射IRD进入新光纤的中空芯部HC，并且可以产生宽带输出辐射ORD。随后，所述辐射源RDS1可以进入输入耦合优化模式，在输入耦合优化模式中所述输入辐射IRD与新光纤的中空芯部HC之间的耦合被优化。可以通过监测所述输出辐射的某些光学特性(例如，所述输出辐射ORD的光谱和/或功率)、而同时调整所述光纤组件FAA的位置，来评估输入耦合优化。

优化例程可以涉及例如在X、Y和Z方向上循序地精细扫描所述光纤组件FAA的位置。例如，可以命令所述平台模块，以首先在X-Z平面中扫描所述光纤组件FAA的位置，以优化所述输入辐射IRD与中空芯部HC之间的横向叠置。随后，可以命令所述平台模块以在Y方向上扫描所述光纤组件FAA的位置，以优化所述输入辐射IRD至中空芯部HC中的聚焦位置。在一些实施例中，可以命令所述平台模块以使所述光纤组件FAA在Rx和/或Rz方向上倾斜，以便进一步优化所述输入辐射IRD的光纤耦合。一旦完成输入耦合优化，则所述辐射源RDS1就可以进入正常操作模式，在正常操作模式中所述光纤组件FAA的位置是固定的。应注意，当装设新的光纤组件FAA时，所述输入耦合优化仅进行一次。在初始输入耦合优化之后，可以重复地进行后续光纤芯部切换而无需进一步优化。然而，可以在需要的任何时刻重复所述输入耦合优化(例如，出于故障发现目的)。例如，当从新光纤所产生的所述输出辐射ORD的光学特性(例如，光谱和/或功率)显著地不同于预定义值或由先前相同光纤在其劣化/损坏之前所产生的那些值时，则所述输入耦合优化可以用于验证性能损失是否是由于所述输入辐射IRD的光纤耦合而造成的。

在一些实施例中，被包括在所述光纤组件FAA内的所有光纤OF可以具有大致相同的光纤性质且因此导致大致相同的输出光学特性。在当前光纤已损坏或濒临损坏(例如，由现有性能劣化所做出判断)时，可以开始光纤芯部切换。由于HC-PCF通常被视为基于HC-PCF的宽带辐射源RS的寿命限制部件，则包括特定光纤结构的多个复本(例如，5个复本)的冗余集合的所述光纤组件FAA可以显著地延长(例如，5倍)所述辐射源RS的总寿命。

在不同实施例中，光纤OF中的一些或全部光纤可以具有不同的光纤性质/结构，这导致不同的输出光学特性。在例如图10(a)的组件FAA1的2D光纤组件用于图12的辐射源RDS1中的情况下，每个列中的光纤OF可以具有大致相同的光纤性质，而每个行中的光纤OF可以具有不同的光纤性质。可以用自定义的方式来布置行中的光纤之间的光纤性质的差异，使得来自不同光纤芯部中的每个或一个光纤芯部的输出光学特性可以被优化和/或与来自其它光纤的那些输出光学特性互补。

在实施例中，每个列中的HC-PCF可以具有大致相同的光纤性质，所述光纤性质可能不同于在不同列中的光纤的那些光纤性质，以便提供具有不同辐射特性的辐射。如此，从特定列中的光纤所产生的所述输出辐射可以在特定光谱范围内被优化。例如，来自第一列(例如，图12中的所述光纤组件FAA的最左列)的所述输出辐射ORD可以在200nm与800nm之间的光谱范围中被优化，第二列(即，紧邻第一列的列)中的光纤可以在600nm与1200nm之间的光谱范围中被优化，第三列中的光纤可以在1000nm与1600nm之间的光谱范围中被优化，第四列中的光纤可以在1400nm与2000nm之间的光谱范围中被优化，第五列中的光纤可以在1900nm与2500nm之间的光谱范围中被优化。应注意，可以使用任何其它数目个光纤来同样实现相同光谱覆盖范围，例如200nm至2500nm，所述数目可以是例如2、3、4或6。

在这种自定义光纤布置中，可以通过在不同列中的光纤之间循序地切换来获得宽光谱覆盖范围，例如200nm至2500nm，并且可以通过在不同行中的光纤之间循序地切换来延长总光纤寿命。在这样的情况下，可以由量测工具或操作者所发送的命令开始且由宽带辐射源RDS1的控制系统启用光纤芯部切换，所述控制系统控制例如光纤组件FAA的移动。这种布置对于期望但不同时需要多个不同光谱带的应用可以是优选的。由于这种自定义布置可以允许每个光纤针对特定光谱范围/带来被优化，则来自每个光纤的所述输出辐射可能不与由光纤结构所确定的光纤谐振带(例如芯壁厚度和/或芯直径)叠置。较少或没有轻质玻璃(例如，包层结构)叠置意味着所述包层结构内的加热较少且因而所述光纤的寿命较长。

在期望同时提供而不是循序地从所述光纤组件FAA提供例如200nm至2500nm的宽光谱覆盖范围的情况下，可以在空间上将所述输入辐射IRD拆分成多个分离的束，其中的每个束随后被聚焦至行内的不同光纤中。具有多个不同光谱带的输出辐射ORD的多个束可以接着在空间和时间上被重组成单个宽带输出束。图13示意性地图示包括根据实施例的光纤组件FAA的宽带辐射源的多束配置。所述光纤组件FAA可以同时地由输入辐射IRD的多个束泵浦。光纤组件FAA可以例如是上文所描述的光纤组件FAA1至FAA4中的任一光纤组件。

在诸如图13的源RDS2之类的辐射源中所述光纤组件包括2D光纤组件(例如，图10(a)的组件FAA1)的情况下，可以通过使所述输入辐射IRD传递穿过分束装置BSA来产生多个(例如，五个)输入束IB1至IB5的1D阵列。分束装置BSA可以包括例如的多个单独分束器的阵列，例如多个平行玻璃板。这些分束器中的每个分束器可以具有针对所述输入辐射IRD的光谱带的所需的拆分比而被优化的合适的光学涂层。五个输入束IB1至IB5可以具有大致相同的光学特性，且可以借助于第一聚焦装置FS1而被分别聚焦至所述光纤组件FAA1的某一行的五个中空芯部HC(例如，顶部行中的OF1至OF5)中。所述第一聚焦装置FS1可以被放置于分束装置BSA与第一透明窗口TW1之间。在输出端处，第二聚焦装置FS2可以用于使所述输出辐射ORD的五个束准直，并且束组合装置BCA可以用于在空间上将输出辐射ORD的五个束重组成单个输出束。所述束组合装置BCA可以包括例如被布置成将输出辐射ORD的每个束引导到同一输出束路径的五个反射镜。每个反射镜可以具有针对由所述反射镜引导的输出束的光谱带而被优化的高度反射性的涂层。另外或可选地，光学延迟装置可以放置于所述第二聚焦装置FS2与所述束组合装置BCA之间，以补偿或自定义输出辐射的不同束之间的光学延迟。

在一些实施例中，聚焦装置FS1、FS2可以包括多个单独光学透镜的1D或2D阵列。在不同实施例中，聚焦装置FS1、FS2可以包括1D或2D微透镜阵列，所述微透镜阵列包括在单个光学衬底中制作的微透镜的阵列。在其它不同实施例中，聚焦装置FS1、FS2可以包括空间光调制器，诸如包括可单独控制微反射镜的1D或2D阵列的数字微反射镜装置(DMD)。这些微反射镜中的每个微反射镜可以包括被配置成将输入束中的一个输入束聚焦至中空芯部中的一个中空芯部中的合适的曲率半径。使用例如DMD的空间光调制器作为聚焦装置FS1、FS2，图13的所述辐射源RDS2可能不仅允许利用输入辐射IRD的单个束循序地泵浦所述光纤组件FAA的多个中空芯部HC，而且允许利用多个输入束的阵列来同时地泵浦所述光纤组件FAA的多个中空芯部HC。当所述辐射源RDS2用于前述量测工具中的任一量测工具中时，可以实现具有不同光谱带和数值孔径的多个照射束，以便提供样本的不同部分和/或不同光谱带中的同时照射。

如上文所描述的，能够通过相对于所述输入辐射IRD的束平移所述光纤组件FAA、和/或相对于所述光纤组件FAA移位所述输入辐射IRD的束，来实现光纤芯部切换。图14示意性地图示包括根据实施例的光纤组件FAA以及第二单输入束配置的宽带辐射源RDS3。不同于图12中示出的第一配置，在第二配置中，所述输入辐射IRD的束可以相对于所述光纤组件FAA而被移位。能够借助于第一光束移位器OBS1来实现输入束的空间移位。在一些实施例中，第一光束移位器OBS1可以包括例如至少一个平面-平面平行玻璃板。平面-平面平行玻璃板可以具有光学输入表面和光学输出表面，这两者均是大致平整的且大致平行于彼此。平面-平面平行玻璃板可以仅使光束位移而不会对所述输入辐射IRD的束造成指向改变。束位移的量可以取决于被形成在所述输入束与所述光学输入表面之间的输入角。当平面-平面平行玻璃板被布置成使得所述光学输入表面(和光学输出表面)垂直于所述输入辐射IRD的输入光束时，即，所述输入角为90°时，其可能不会造成所述输入束的束位移或造成可忽略的位移。然而，当输入角由于玻璃板相对于所述输入束(例如，绕图12中的X轴)旋转而移动偏离90°时，则可以例如在Y-Z平面中产生所述输入束的空间位移。空间位移的量可以与介于新角度位置与非位移角度位置(即，所述输入角为90°)之间的角度差成比例。所述平面-平面平行玻璃板的输入表面和输出表面可以具有在所述输入辐射IRD的光谱范围内为抗反射性的涂层。

在例如图11(a)的所述光纤组件FAA3的1D光纤组件用于图14的所述辐射源RDS3中的情况下，诸如单个平行玻璃板之类的1D束移位元件可以用于使输入辐射IRD的束竖直地移位或在由Y和Z方向所限定的平面中移位。通过改变所述平行玻璃板的旋转角度，输入辐射IRD的束路径可以被移位，例如从第一束路径BP1移位至第二束路径BP2且随后移位至第三束路径BP3。所述平行玻璃板可以被安装在能够提供高精度旋转运动的旋转致动器上。可以基于介于所述光纤组件FAA3的两个相邻光纤芯部之间的空间间隔、以及第一光学透镜OL1的放大率，来预定所述平行玻璃板的角度位置或角位置。每当到期替换当前光纤OF时，可以至少部分地借助于例如束挡块来阻挡所述输入辐射IRD。所述旋转致动器可以旋转所述平行玻璃板以便确保沿新束路径传播的输入辐射IRD的束与新光纤OF的中空芯部HC是大致对准的。例如，当所述输入辐射IRD的束路径从第一束路径BP1改变至第二束路径BP2时，新光纤OF3而不是先前的光纤OF1接着用于产生宽带输出辐射ORD。

一旦输入辐射IRD的束处于目标束路径中，则可以允许经衰减的或完全的输入辐射IRD进入所述新光纤的中空芯部HC。随后，所述辐射源RDS3可以进入输入耦合优化模式，其中所述输入辐射IRD与所述新光纤的中空芯部HC之间的耦合被优化。可以通过监测所述输出辐射的某些光学特性(例如，光谱和/或功率)而同时调整所述辐射源RDS3的一个或更多个部件来评估输入耦合优化。在一些实施例中，所述输入耦合优化可以涉及例如在X、Y和Z方向上精细扫描所述输入束的相对于光纤芯部的位置。另外或可选地，优化例程也可以涉及第一光学透镜OL1的倾斜(例如，绕X方向Rx倾斜、绕Z方向Rz倾斜)，以便调整或优化指向所述输入束和/或所述第一光学透镜OL1的平移(例如，沿Y方向)，从而调整或优化所述输入束至光纤芯部中的聚焦位置。类似于图12的实施例，当安装新光纤组件FAA时，所述输入耦合优化可能仅进行一次。在初始输入耦合优化之后，可以重复地进行后续光纤芯部切换而无需进一步优化。然而，可以在需要时随时重新启动所述输入耦合优化(例如，出于故障发现目的)。

如图14中所示出的，所述辐射源RDS3可以包括第二光束移位器OBS2，所述第二光束移位器也可以包括被安装在旋转致动器上的至少一个平面-平面平行玻璃板。所述平面-平面平行玻璃板可以具有在所述输出辐射ORD的光谱范围内为抗反射性的涂层。所述第一光束移位器OBS1的所述旋转致动器以及所述第二光束移位器OBS2的旋转致动器可以组合地移动至对应的相应新角度位置，所述移动旨在使所述输出辐射的束返回默认或所需的束路径，下游光学器件(例如，量测工具中的光学器件)可以基于所述默认或所需的束路径而被对准。默认或所需的束路径可以例如在所述输出辐射用于量测工具中的情况下通过所述工具中的光学对准来确定，和/或在所述输出辐射被耦合至输出输送光纤中的情况下通过输出输送光纤的位置来确定。当所述输入耦合优化完成时，所述辐射源RDS3可以进入输出耦合模式，其中所述输出束的位置可以被优化。在一些实施例中，所述输出耦合优化可以包括例如精细调整所述第二光束移位器OBS2，例如通过倾斜和/或平移所述第二光学透镜OL2。

所述平面-平面平行板可以由例如CaF2的N-FK58的低色散材料构成。这种材料的优势为其可以减少束移位d的光谱变化，这是因为较低色散意味着折射率随波长变化较少。关系由下式给出：

其中T是所述平面-平面平行板的厚度且θ是相对于平面-平面平行板法线的入射角。由于较宽的光谱范围，则低色散尤其在输出侧处可以是有利的。

在不同实施例中，第一光束移位器OBS1和第二光束移位器OBS2中的任一者或两者可以包括一个或更多个检流计扫描器或压电反射镜，其中反射镜的矢状面和切平面以亚微米分辨率来控制。通过循序使用两个或更多个这样的反射镜，可以允许光束与所述光纤组件中的特定中空光纤的完全对准。

继续参考图14，在例如图10(a)的光纤组件FAA1的2D光纤组件用于所述辐射源RDS3中的情况下，第一光束移位OBS1可以包括两个平面-平面玻璃板，例如第一板和第二板。所述第一板能够围绕第一轴线旋转且所述第二板能够围绕第二轴线旋转，其中所述第一轴线和所述第二轴线可以彼此垂直且形成与所述光纤组件FAA的输入琢面平行的平面。在优选实施例中，所述光纤组件FAA的所述输入琢面可以垂直于所述输入辐射IRD的束。例如，继续参考图4，所述第一玻璃板可以被布置成水平地旋转或绕Z轴旋转；并且所述第二玻璃板可以被布置成竖直地旋转或绕X轴旋转。所述第一玻璃板可以放置于所述第二玻璃板下游或上游。在输入束由上游玻璃板移位所沿的方向上，所述下游玻璃板可以是足够大的。如此，无论所述上游玻璃板旋转多大角度，则下游玻璃板都将能够捕获经位移的输入束。

在其它实施例中，所述光纤组件FAA(例如，FAA1、FAA2、FAA3、或FAA4)可以允许利用不同气体介质或真空选择性地加压每个单独的光纤芯部。可以例如通过在每个光纤的支撑部分中创建将光纤芯部连接至不同气体供应件的一个或更多个气体通道，来实现对每个单独的光纤芯部的选择性加压。替代地，这些实施例可以包括使用HC-PCF，其不被包括在气室内但具有单独地被围封(例如，密封)于HC-PCF内的气体介质。这种配置可以在控制所述输出辐射ORD的光学特性方面提供额外的灵活性。

图15图示了包括多光纤堆叠布置的所述光纤组件的另一实施例。该图以横截面示出光纤引导件FG内的一定数目个光纤OF。与多个光纤OF被单独地组装于1D或2D槽式安装件中的配置(诸如，图11(a)和图11(b)中所示出的示例)形成对照，基于光纤堆叠的配置允许更多光纤被放置于给定体积内。这具有两个优势：通过增加冗余而实现的较长的气室寿命；和较小节距，这减小束调整范围和速度。在图15的实施例中，光纤夹持可以通过机械夹持来实现，例如通过形成所述光纤引导件FG的两个或更多个机械构件来实现。替代地或另外，能够通过将光纤端部彼此胶合、熔合或(激光)焊接LW来实现所述光纤夹持。

对于许多应用，例如需要清洁操作环境或涉及UV辐射的那些应用，使用其中光纤被夹持或通过胶合剂而被固定的多光纤堆叠布置可能是不利的。这是由于胶合剂倾向于排气，这会导致污染，并且胶合剂在UV曝光下很可能劣化，从而导致光纤漂移。此外，胶合剂也可以能会在光纤中产生不想要的且变化的应力，由此导致性能在寿命期间改变、或改变操作条件。虽然成功地规避了排气污染和UV引发的劣化问题，但使用熔合或焊接来夹持光纤的叠层是非常耗时的，尤其在所述多光纤堆叠布置包括大量光纤时。

机械夹持能够避免污染和UV引发的劣化问题，并且同时可以被快速实施。经由研究，本发明人已发现，可以使用满足以下三个准则的多光纤堆叠布置或配置来获得光纤的叠层的鲁棒的即稳固的且稳定的机械夹持。这样的第一准则是多光纤堆叠布置中的每个光纤具有经限定的夹持，这意味着每个光纤具有两个支撑部(或接触点)。如果光纤在所述多光纤堆叠布置中具有多于两个支撑部，则这种光纤的夹持是过度限定的。在光纤具有多于两个支撑部或其夹持被过度限定的情况下，所述光纤的支撑部中的至少一个支撑部上的所述力矢量变得不确定，且取决于光纤和光纤保持器的公差。相比之下，如果光纤具有少于两个支撑部，则光纤的夹持是限定不足的。在光纤具有少于两个支撑部或其夹持是限定不足的这种情况下，这种光纤没有被正确地夹持。

第二准则是每个光纤经受的所得到的或组合的力矢量与被形成在光纤的两个支撑部(或接触点)之间的线相交。

第三准则是所述夹持力不超过能够由每个光纤(例如，直接地施加有所述夹持力的顶部光纤)所容许的最大力。由针对于应力和模式匹配的光纤的鲁棒性即稳固性来确定这种最大力。换句话说，最大力可以使得当被施加至光纤时，光纤的性质和从光纤所发射的辐射的光学特性是大致不变的。所述夹持力也可以是足够强的，使得每个光纤经受足以牢固地夹持位于光纤叠层的底部处的那些光纤的力。

用于以机械方式夹持光纤的叠层的现有方法不满足前述准则且因此常常导致不稳定的光纤夹持。当这种不稳定地受夹持的光纤叠层用于以上实施例(例如，图12至图14中所示出的实施例)中的任一实施例中时，其将会引起所述输入辐射IRD的次优耦合，由此导致光纤被损坏或所述输出辐射ORD的性能发生劣化。图16(a)和图16(b)示意性地描绘以机械方式被夹持的两个示例光纤堆叠布置。在两个示例光纤堆叠布置FSA1、FSA2中，通过结合光纤夹具来使用光纤保持器，实现了机械夹持，当光纤保持器与光纤夹具组合在一起时形成中空光纤通道。两个示例布置包括不同的光纤保持器(并且因而包括不同的光纤夹具)且支撑不同数目个光纤。出于描述工作原理和相关联的问题的目的，简化两个示例布置以仅示出所述光纤保持器。所述光纤夹具由夹持力F表示。

参考图16(a)，所述光纤堆叠布置FSA1的光纤保持器1FH1保持七个光纤OF1至OF7。夹持力F被直接地施加至光纤1OF1上。所述夹持力F接着经由各种接触点或支撑部(如由实心点所指示的)从顶部光纤(例如，光纤1OF1)被传递至底部光纤(例如，光纤4OF4)，所述接触点或支撑部被形成在相邻光纤OF1至OF7之间、或光纤与光纤保持器1FH1的内壁之间。例如，所述夹持力F分别经由接触点1CP1、接触点2CP2、和接触点3CP3，通过光纤1OF1传递至光纤6OF6、光纤7OF7和光纤2OF2。因为光纤1OF1具有三个支撑部或接触点CP1至CP3，则其夹持是过度限定的且因而是不稳定的。这是因为那些三个接触点上的力矢量高度地取决于三个接触光纤OF2、OF6、OF7的制造公差且因此对三个接触光纤OF2、OF6、OF7的制造公差是敏感的。例如，对于具有100μm至300μm的名义直径(在移除外部涂层之后)的HC-PCF，光纤直径的典型制造公差是约±3μm。所述光纤保持器FH1的制造公差通常在±5μm至±10μm的范围内(取决于成本)。

如果例如光纤2OF2的尺寸过小(例如，具有小于名义直径的光纤直径)，则光纤1OF1主要地或完全地由光纤6OF6和光纤7OF7分别经由接触点1CP1和接触点2CP2支撑。在这样的情况下，光纤2OF2几乎不接触光纤1OF1或甚至完全与光纤1OF1分开。如此，接触点3CP3上的力矢量是可忽略的或为零。由于无夹持力或可忽略的夹持力经由接触点3CP3被传递至光纤2OF2，因而光纤2OF2经由接触点4CP4松弛地承座于光纤3OF3的顶部上。光纤2OF2可以在以下两者之间摆动：与光纤7OF7的接触点，以及与光纤保持器1FH1的内壁的接触点。因此，光纤2OF2的夹持是限定不足的且松弛的。同样地，如果光纤6OF6或光纤7OF7的尺寸过小，则与光纤1OF1的对应的接触点(例如，接触点1CP1、接触点2CP2)将会具有可忽略的力矢量或零力矢量，并且光纤将会被松弛地夹持。类似的松弛的或不稳定的夹持也可能由光纤中的一些光纤尺寸过大而引起。因为所述光纤堆叠布置FSA1中的光纤OF1至OF7的夹持被过度限定或限定不足，则对于光纤和光纤保持器的制造公差的高要求是必要的以便确保稳定且鲁棒的即稳固的光纤夹持。

图16(b)示意性地图示另一光纤堆叠布置FSA2。在这样的示例布置中，光纤保持器2FH2支撑六个光纤OF8至OF13的叠层。除光纤11OF11以外的所有光纤都由两个接触点支撑。光纤11OF11由仅一个接触点支撑，即，接触点9CP9。为了以机械方式夹持这种光纤叠层，则夹持力F直接地施加至所述顶部光纤(即，光纤8OF8)上。因为光纤8OF8由接触点5CP5和接触点6CP6支撑，则在这两个接触点中的每个接触点上的力矢量是光纤1OF1所经受的力矢量的一半。光纤1OF1被稳定地支撑。即使光纤13OF13和光纤9OF9两者均由两个接触点支撑，它们的力矢量仍仅指向单个接触点，例如分别指向接触点7CP7和接触点11CP11。更具体地，在光纤13OF13的情况下，它的从光纤8传递的力矢量仅指向接触点7CP7，导致接触点8CP8未被限定(或具有可忽略的力矢量或零力矢量)。同样地，光纤9OF9的力矢量仅指向接触点11CP11，导致接触点10CP10未被限定(或具有可忽略的力矢量)。因此，光纤11OF11不经受夹持力且因此没有被正确地夹持。当光纤11OF11的尺寸过小(例如，具有小于名义直径的光纤直径)时，夹持稳定性会劣化，这是因为其因此可以在光纤13与光纤9OF9之间摆动。当这种光纤堆叠布置用于以上实施例(例如，图12至图14中示出的实施例)中的任一实施例中时，光纤位置的不确定性将会导致潜在的光纤损坏。

为了同时满足上文提及的三个准则，多光纤堆叠布置可以被配置成使得介于任何两个相邻光纤之间的中心距离以自下而上的方式减小(即，对于每个行，自下而上)。图17(a)示意性地图示根据实施例的经改善的光纤堆叠布置。经改善的光纤堆叠布置I-FSA可以包括光纤保持器I-FH和光纤夹具(未示出)。为简单起见，光纤夹具的影响即作用由夹持力F表示。应注意，所述图是所述光纤堆叠布置的横截面视图。在一些实施例中，其光纤保持器I-FH和光纤夹具可以沿光纤OF31至OF38的轴向轴线延伸且覆盖光纤的全长。在不同实施例中，可能的情况是，光纤保持器I-FH和光纤夹具可能不覆盖光纤的全长，而是仅被应用于光纤的两个端部区段中的每个端部区段处。在其它不同的实施例中，可能的情况是，光纤保持器I-FH和光纤夹具可能仅应用于一个端部区段处，例如应用于光纤的与输入辐射IRD耦合的输入端部区段上。例如，在这种实施例中，所述光纤保持器I-FH和光纤夹具的长度可以具有介于10mm与50mm之间的最大长度和/或介于2mm与5mm之间的最小长度；例如，这种长度可以在介于5mm与50mm之间、或介于5mm与20mm之间、或介于5mm与10mm之间的范围内。

为了避免由于边缘效应引起的应力集中，可以避免夹持所述光纤的最端部(光纤尖端)，并且所述光纤保持器I-FH和光纤夹具应用于与光纤尖端远离的小距离处。这种距离可以使得在0.1mm与5mm之间、0.2mm与5mm之间、0.5mm与5mm之间、0.5mm与2mm之间、或0.5mm与2mm之间的光纤尖端区段没有被夹持。如此，在夹持被描述为被应用于端部区段处的情况下，应了解，在这种情境中，这种“端部区段”可以排除位于最端部处的光纤尖端区段(即，所述端部区段或每个端部区段不一直延伸至所述光纤尖端)。类似地，覆盖所述光纤的全长的夹持也可以理解为不覆盖在任一端部处的这些光纤尖端区段。

在此实施例中，所述光纤保持器可以包括多水平即多高度或多层级(例如，两水平)结构，其中上部(或第二)水平的宽度比下部(或第一)水平的宽度更宽，例如，D2>D1。在这样的情境中，宽度可以定义为同一水平上的两个面向内部的壁之间的距离，例如，宽度D1是第一水平上的IW1与IW2之间的距离。在每个水平处，内壁(例如，内壁1IW1、内壁2IW2)可以大致垂直于基部(例如，B1)。这种光纤保持器也可以被视为包括多水平(例如，两水平)矩形沟槽。得到的光纤叠层可以包括四个堆叠水平，其中光纤OF34、OF35在第一堆叠水平(或底部水平)上，光纤OF33、OF38、OF36在第二堆叠水平上，光纤OF37、OF32在第三堆叠水平上，并且光纤31OF31在第四堆叠水平(或顶部水平)上。经改善的光纤保持器I-FH的第一水平的宽度D1可以比名义光纤直径d大第一比例因子倍率，所述第一比例因子例如为2.7；而经改善的光纤保持器I-FH的第二水平的宽度可以比名义光纤直径d大第二比例因子倍率，所述第二比例因子介于3.5与3.9之间、介于3.6与3.8之间、介于3.65与3.75之间、介于3.69与3.71之间、或例如为3.7。光纤保持器I-FH的尺寸与光纤名义直径之间的这些关系可以确保同一水平上在两个相邻光纤之间的中心距离以自下而上的方式减小。例如，介于光纤34OF34与光纤35OF35之间的中心距离d1可以大于介于光纤36OF36与光纤38OF38之间或介于光纤38OF38与光纤33OF33之间的中心距离d2，所述中心距离d2继而可以大于介于光纤37OF37与光纤32OF32之间的中心距离d3。在图17(a)的实施例中，介于光纤34OF34与光纤35OF35之间的中心距离d1可以比名义光纤直径d大第三比例因子倍率，所述第三比例因子例如是1.7。

在实施例中，光纤OF31至OF38中的每个光纤可以由两个接触点支撑，并且每个光纤的所得到的或组合的力矢量可以与被形成在它的两个接触点之间的线相交。例如，光纤OF31、OF32、OF33、OF36、OF37中的每个光纤可以经受从上部光纤传递的单个力矢量(例如，光纤36OF36可以经受从光纤37OF37传递的力矢量)。在这些情况下，每个光纤(例如，OF31)的单个力矢量(例如，F31)直接地与被形成在同一光纤(例如，OF31)的两个接触点(例如，CP31和CP32)之间的虚线相交。

相比之下，光纤OF34、OF35、OF38中的每个光纤可以与两个上部光纤接触，并且因此可以经受两个力矢量，每个力矢量遵循不同的方向。对于这三个光纤OF34、OF35、OF38中的每个光纤，可以确定所得到的或组合的力矢量。作为示例，光纤34可以与两个上部光纤OF33、OF38相接触。因此，光纤OF34可以经受从光纤33OF33传递的第一力矢量F34-1和从光纤38OF38传递的第二力矢量F34-2。被施加至光纤34OF34的所得到的或组合的力矢量F34(如由图17(a)中的粗箭头所指示的)可以与被形成在两个接触点CP34、CP35之间的虚线相交。以类似方式，光纤35OF35和光纤38OF38中的每个光纤的所得到的或组合的力矢量也可以与被形成在它的两个接触点之间的虚线相交。

图17(a)的实施例因而同时满足前述准则中的前两者：每个光纤由两个所限定的支撑部或接触点支撑，并且每个光纤的所得到的力矢量与被形成在它们的两个支撑部之间的线相交。以这种方式而配置的所述光纤堆叠配置对光纤和光纤保持器的制造公差不太敏感，且因而能够显著地改善机械夹持的稳定性。因为所述夹持力以自上而下的方式减小，则所述夹持力F可以是足够强的，使得底部光纤OF34、OF35可以经受足够强的力矢量且因此可以被牢固地夹持于适当的位置。同时，所述夹持力F可以保持不超过每个光纤的最大容许力，具体地，直接地被施加有所述夹持力的顶部光纤OF31的最大容许力。这是为了确保实现光纤叠层的稳定的且鲁棒的即稳固的机械夹持，而光学性能不会由于施加所述夹持力而劣化。夹持力可以在光纤中引发应力，这可能导致例如偏振角移位和模式匹配劣化，由此造成显著的性能损失。引发的应力的容许水平可以取决于光纤的包覆厚度即包层厚度。最大夹持力可以在10与50牛顿(N)之间的范围内，例如10N、20N、30N或40N。

应注意，前述实施例仅是示例。同时地满足前述三个准则的其它不同实施例是同样地适用的。例如，在一些实施例中，经改善的光纤保持器I-FH可以包括少于或多于两个水平(例如，1、3、4、5或6个水平)，并且因而可以用稳定的且鲁棒的即稳固的方式夹持少于或多于八个光纤(例如，3、15、24、35或48个光纤)。

图17(b)示意性地图示根据实施例的不同的经改善的光纤堆叠布置。在这样的光纤堆叠布置I-FSA'中，光纤保持器I-FH'可以包括单个水平。介于大致垂直于基部B1'的两个面向内部的壁IW1'、IW2'之间的距离D1可以比名义光纤直径d大第一比例因子倍率，所述第一比例因子介于2.5与2.9之间、介于2.6与2.8之间、介于2.65与2.75之间、介于2.69与2.71之间、或例如为2.7。因此，介于光纤34OF34与光纤35OF35之间的中心距离d1可以比名义光纤直径d大第三比例因子倍率，所述第三比例因子介于1.5与1.9之间、介于1.6与1.8之间、介于1.65与1.75之间、介于1.69与1.71之间、或例如为1.7。类似于图17(a)的实施例，三个光纤OF34、OF35、OF38中的每个光纤由两个接触点稳定地支撑且经受直接地与被形成在它的两个接触点之间的线相交的力矢量。因此，这种光纤堆叠布置I-FSA'也允许对光纤叠层的稳定的且鲁棒的即稳固的夹持。

应注意，可以在光纤堆叠布置中以机械方式夹持的光纤的总数可以与光纤保持器I-FH的水平的数目成比例。然而，当同一水平上的任何两个相邻光纤彼此接触时，总数不能进一步增加。在这样的情况下，介于这两个相邻光纤之间的中心距离是最小的并且等于光纤直径d。

在实施例中，被限定于光纤的任何两个邻近接触点之间的支撑角(相对于光纤中心)在介于60°与120°之间的范围内。考虑图17(b)的示例，第一行支撑角为120°，第二行支撑角为90°，并且第三行支撑角为60°。在行的数目总计为4的情况下，用于支撑的力矢量的最小角度为30°。

可以使用除上文所描述的那些布置之外的其它堆叠配置，例如，在光纤叠层的底部水平上可以存在多于两个光纤。在这些配置中，光纤保持器I-FH的不同水平的宽度可能具有与光纤直径的不同关系(例如，不同的比例因子)，使得介于任何两个相邻光纤之间的中心距离以自下而上的方式减小。在不同实施例中，可能优选的是在将每个光纤堆叠和夹持在一起之前移除每个光纤的外部涂层。

通常，光纤保持器I-FH、I-FH'可以由不同于光纤材料的材料(例如，玻璃、金属)制成且因而可以具有不同的热膨胀系数。光纤保持器与光纤之间的热膨胀系数的失配可能导致温度变化期间的相对移动。作为示例，由不锈钢制成的光纤保持器可以用于以机械方式夹持由熔融的二氧化硅所制成的一定数目个光纤。因为不锈钢的热膨胀系数远高于熔融二氧化硅的热膨胀系数，则当周围环境温度上升时，光纤保持器经历比光纤更高程度的热膨胀，从而导致光纤被松弛地夹持(光纤保持器变得过大而无法紧密地夹持光纤)。当升高的周围环境温度降回至光纤在光纤保持器中被紧密地夹持的原始温度时，光纤保持器和光纤缩回至它们的原始大小。然而，任何两个接触表面之间，例如任何两个光纤之间、或光纤与光纤保持器的内壁/基部之间的摩擦可以防止光纤中的一些或全部光纤相对于光纤保持器返回至它们的对准位置，并且因此防止紧密机械夹持的原始状态自恢复或大致自恢复(例如，光纤夹持被过度限定或限定不足)。为了能够抵抗即承受温度循环/变化的影响，除了上文所描述的设计要求以外，也可以实施更严格的设计准则。在一些实施例中，额外的设计准则可以包括例如关于每个光纤的支撑角的准则、关于每个力矢量角度的准则和关于任何两个接触表面的摩擦系数的准则。

图17(c)示意性地描绘根据实施例的另一经改善的光纤堆叠布置。在这种实施例中，另一经改善的光纤堆叠布置I-FSA”可以紧密地夹持七个光纤OF41至OF47。为了鲁棒地即稳固地且稳定地夹持光纤OF41至OF47，可能需要施加大致相同量值的夹持力的两个光纤夹具。这与使用单个光纤夹具或单个夹持力F的图17(a)或图17(b)中所示出的实施例形成对比。此外，为简单起见，每个光纤夹具的影响即作用由夹持力F₁、F₂表示(例如，F₁＝F₂)。光纤保持器I-FH”可以具有与图17(a)中所示出的光纤保持器I-FH相同的结构，例如两水平即两层级矩形沟槽。由于实施了更严格的设计准则，光纤保持器I-FH”的尺寸(例如，光纤保持器I-FH”的每个水平处的两个面向内部的壁IW1”、IW2”之间的距离)可能不同。

如图17(c)中示出的，每个光纤OF41至OF47可以由两个接触点支撑。对于每个光纤OF41至OF47，支撑角可以由分别连接光纤的中心与两个接触点的两条线形成。例如，光纤OF41、光纤OF43和光纤OF44分别具有支撑角α₁、支撑角α₃,和支撑角α₄。在光纤由另外两个光纤支撑的情况下，支撑角等于两个力矢量角的总和，所述两个力矢量角各自被形成在对应的力矢量的方向与竖直方向或z方向之间，参考图17(c)中示出的局部坐标系。例如，在光纤OF41的情况下，力矢量角β₁₃被形成在由光纤OF41施加至光纤OF43的力矢量F₁₃的方向与竖直方向之间；并且力矢量角β₁₄被形成在由光纤OF41施加至光纤OF44的力矢量F₁₄的方向与竖直方向之间。取决于光纤OF43和光纤OF44的相对位置(例如，沿z方向的相对中心位置)，两个力矢量角β₁₃和β₁₄可以具有相同或不同的值。在光纤OF44的情况下，虽然其具有分别与光纤OF41、光纤OF42、光纤OF46和光纤OF47所形成的四个接触点，但光纤OF44仍由两个接触点(即与光纤OF46和光纤OF47接触的接触点)支撑且因而它的支撑点被明确限定。以与光纤OF41类似的方式，支撑角α₄等于力矢量β₄₁与力矢量β₄₂的总和。

如上文提及的，在每个接触点处存在可能防止光纤返回至它们的原始位置的摩擦力。因此，为克服这种摩擦力，任何光纤的所得到的力矢量的切向分量可以大于切线方向上的摩擦力；并且同一光纤的所得到的力矢量的法向分量可以大于法线方向上的摩擦力(如果适用)。应注意，光纤的所得到的力矢量是将施加于光纤上的所有力矢量组合在一起的总力矢量。

作为示例，光纤OF47可以具有仅由光纤OF44所施加的得到的力矢量F₄₇。得到的力矢量F₄₇可以被分解成切向分量F_47h和法向分量F_47V。光纤OF47由两个接触点支撑，一个接触点与内壁IW2”形成且另一接触点与基部B1”形成。在内壁IW2”的表面上的接触点处，存在摩擦力F_fv，所述摩擦力F_fv的量值取决于所得到的力矢量F₄₇的切向分量F_47h的量值和接触点处的摩擦系数。在由光纤OF47和基部B1”所形成的接触点处，存在摩擦力F_fh，所述摩擦力F_fh的量值取决于所得到的力向F₄₇的法向分F_47v的量值和接触点处的摩擦系数。任何接触点处的摩擦系数取决于接触表面的材料。在光纤保持器I-FH”由金属(例如，铝、不锈钢)制成的情况下，光纤(例如，光纤OF47)与光纤保持器的内表面(例如，内壁IW2”或基部B1”)之间的摩擦系数可能不超过0.7，例如在接触点由熔融二氧化硅光纤和不锈钢光纤保持器形成的情况下，在介于0.19与0.41之间的范围内。相比之下，任何两个熔融二氧化硅光纤之间的摩擦系数可以在0.22至0.36之间的范围内。

为克服表面摩擦，任何光纤的所得到的力矢量可以满足以下条件：

F_h≥F_fh；             [1]

F_v≥F_fV；             [2]

其中，

F_h＝F_r×Sin(β)；      [3]

F_v＝F_r×Cos(β)；      [4]

F_fh＝F_v×cof；        [5]

F_fV＝F_h×cof；  [6]

其中F_h指示得到的力F_r的切向分量，F_v指示得到的力F_r的竖直分量，F_fh指示切线方向(例如，水平方向或x方向)上的摩擦力，F_fv指示法线方向(例如，竖直方向或z方向)上的摩擦力，cof指示接触点处的摩擦系数，并且β指示被形成于所得到的力矢量与竖直方向或z方向之间的角度。

在光纤直接地由光纤保持器I-FH”(内壁和基部)支撑的情况下，由方程式[1]和[2]表示的设计条件可以转换成以下角度条件：

arctan(cof)≤β≤arccot(cof).  [7]

将摩擦系数应用至方程式[7]中将会产生任何光纤的得到的力矢量角β的优选范围，在所述范围内可以克服摩擦力。例如，当摩擦系数不超过0.7时，得到的力矢量角β在以下范围内：35°≤β≤55°。在图17(c)中示出的光纤堆叠布置I-FSA”中，支撑角可以等于或大致接近90°，如由介于两个支撑表面(例如，内壁IW2”和基部B1”)之间的角度所限定的。

在光纤由另外两个光纤支撑的情况下，摩擦力仅处于所述切线方向上。由方程式[1]表示的设计条件可以转换为以下角度条件：

β≥arctan(cof).  [8]

在熔融二氧化硅光纤的情况下且当摩擦系数为0.38时，得到的力矢量角β的优选范围被计算为：β≥21°。这种范围可以确保由另外两个光纤所支撑的任何光纤的所得到的力矢量强于即大于光纤至光纤接触点或界面处的摩擦力。然而，当光纤堆叠布置冷却时，由于光纤与光纤保持器之间的热膨胀系数的失配，则上述光纤保持器可以将(水平)收缩力施加至光纤叠层。收缩力可以通过抵抗光纤至光纤界面处的摩擦力来向上推动由另外两个光纤所支撑的那些光纤。为了确保收缩力强于即大于任何光纤至光纤界面处的摩擦力，光纤的所得到的力矢量还可以满足以下准则：

Sin(β)*Cos(β)≥cof.  [9]

将0.38的相同摩擦系数应用至方程式[9]中且假定所述夹持力的影响是可忽略的，则所得到的力矢量角β的所需的范围因而被计算为：25°≤β≤65°。这种更严格的角度要求(相较于以上范围β≥21°)可以允许光纤在温度变化期间在任何光纤至光纤界面处向上和向下滑动。在优选实施例中，所得到的力矢量的角度可被设计为45°±15°。

参考图17(c)，为了确保光纤堆叠布置中的每个光纤都被明确限定，即，既不过度限定也不限定不足，则具有与光纤保持器I-FH”的两个接触点(例如，与内壁的一个接触点以及与基部的另一接触点)的光纤OF43、OF45可能未由另一光纤支撑。在一些实施例中，光纤OF45的外表面与光纤OF47的外表面之间、以及光纤OF43的外表面与光纤OF46的外表面之间可以存在最小距离G1、G2。最小距离G1、G2可以例如是1μm或大于1μm。此外，第二水平B2”上的基部的宽度可以宽于即大于光纤OF43、OF45的半径，以确保紧固的基部支撑且促成更好的可制造性。在一些实施例中，第二水平基部B2”的宽度与光纤OF43、OF45的半径之间的最小差G3可以是例如15μm或更多。

虽然多个光纤的机械夹持能够为应用提供鲁棒的即稳固的且稳定的光纤堆叠布置，诸如例如在基于HC-PCF的宽带辐射源中的光纤切换，但替代方法也可以用于实现类似或相同效应。一个替代方法是使用热收缩光纤管来夹持多个光纤。这种替代方法背后的想法或构思是当由热源(例如，电弧热源)加热时，热收缩光纤管开始收缩且因而将光纤包裹在一起，以形成光纤束或光纤堆叠布置。这种方法避免了对图17(c)中所示出的光纤堆叠布置的严格设计准则的需要，且允许多个光纤自对准成鲁棒的即稳固的且稳定的光纤叠层。此外，这种方法允许以更容易的方式安装光纤堆叠布置。

图18是描绘借助于热收缩管来制作光纤堆叠布置的过程的示意图。在图18中所示出的示例配置中，两个分离的、大致相同的热收缩光纤管或套筒FT1、FT2可以分别地被应用于多个光纤OF的两个端部区段处。在这样的情况下，每个光纤管FT1、FT2可以具有介于10mm与50mm之间的最大长度和/或介于2mm与5mm之间的最小长度；例如，这种长度可以在介于5mm与50mm之间、或介于5mm与20mm之间、或介于5mm与10mm之间的范围内。在其它示例配置中，单个热收缩光纤管具有的管长度大致与光纤OF的全长相同，或略长于光纤OF的全长。

用于使用热收缩光纤管制造光纤堆叠布置的制造过程可以包括以下三个主要步骤：

步骤1：将多个光纤OF的每个端部放置至一个热收缩光纤管FT1、FT中。在放置至光纤管FT1、FT2中之前，光纤OF可以优选地被预堆叠成所需的堆叠布置，例如以便匹配光纤管FT1、FT2的内部形状。

步骤2：利用一个或更多个热源HS1、HS2循序地或并行地对两个热收缩光纤管FT1、FT2加热，以便使两个管收缩且因而将多个光纤OF紧密地包裹在一起。收缩程度可以取决于例如所需的夹持力、光纤管FT1、FT2的材料、光纤管的内部形状、和/或光纤OF的堆叠方式。优选地，取决于循序地或并行地对两个光纤管加热，围绕一个或两个光纤管的圆周区域被大致均匀地施加热(如由图18中的大的灰色箭头所指示的)。大致均匀的加热可以例如通过绕光纤管的中心轴线旋转整个组件(具有热收缩管的光纤)、或通过同时使用多个热源来获得，所述多个热源围绕光纤管FT1、FT2的圆周等距地间隔开。为了最小化加热对光纤的影响，光纤管FT1、FT2可以由熔融温度低于光纤的熔融温度(例如，低于熔融二氧化硅的熔融温度)的材料制成。在一些实施例中，光纤管FT1、FT2的材料可以是某一类型的软玻璃，例如硼硅酸盐。

步骤3：利用一个或更多个劈刀即切割器CL(例如，光纤切割器)循序地或并行地切割两个光纤管，使得每个光纤管的端部表面大致与光纤OF的端部尖端齐平。在许多情况下，可以切割光纤管，其方式是使得每个光纤管的端部表面与光纤尖端相距一小距离。这种距离可以使得在0.1mm与5mm之间、0.2mm与5mm之间、0.5mm与5mm之间、0.5mm与2mm之间、或0.5mm与2mm之间的光纤管区段不与光纤OF中的任一光纤接触。如图18中示出的，光纤管FT1的切割位置由小的黑色箭头指示。

图19(a)至图19(e)是全部借助于热收缩光纤管(或经组装的热收缩光纤管)制造的五个示例光纤堆叠布置的示意性横截面视图。为简单起见，对于所有示例光纤堆叠布置，示出和描述仅一个光纤管。然而，应了解，在实践中，可以使用各自覆盖光纤OF的端部区段的一对大致相同的热收缩光纤管，或长度大致与光纤OF的全长相同或略长于光纤OF的全长的单个热收缩光纤管。

在图19(a)中示出的第一示例中，可以使用两个分离但大致相同的热收缩光纤管FT-a和FT-a'(用于光纤的另一端部处且图中未示出)来制造光纤堆叠布置F-FSA-a，所述热收缩光纤管分别夹持光纤OF的两个端部区段。热收缩光纤管FT-a可以包括内部通道IC，所述内部通道可以具有圆形形状或大致接近圆形形状的形状和直径ID。应了解，在收缩之后，内部通道IC的形状可以略微偏离它的收缩前的(或原始)形状。例如，在收缩之后，光纤管FT-a的内部通道IC的原始圆形形状可以最终稳定成可能不再为圆形而是介于多边形与圆形形状之间的形状。所述光纤堆叠布置可以包括三个光纤OF，每个光纤都具有三个接触点(一个光纤-管接触点和两个光纤-光纤接触点)。相比于将夹持力施加至位于光纤叠层的顶部上的光纤的以上实施例，这种实施例中的夹持力CF可以是在受加热之后由热收缩管施加的热收缩力。此外，可以将这种实施例中的夹持力施加至所有光纤OF，所述光纤各自经受大致相同量值的夹持力CF。除了由光纤管施加的夹持力以外，每个光纤也可以经受由其它两个光纤经由两个光纤-光纤接触点而施加的另外两个力。以这种方式，光纤的三个接触点中的每个接触点处的力可以由其它两个接触点支撑。因而，每个光纤的夹持被明确限定(根据上文所描述的设计要求)。

在图19(b)中所示出的光纤堆叠布置F-FSA-b中，热收缩光纤管FT-b可以是图19(a)中所示出的光纤管FT-a的变型，且差异可能主要在于内部通道IC的较大直径ID'用于夹持更多光纤OF(例如，多于三个光纤OF)。如图19(b)中示出的，一个中心光纤OF-C和六个周围光纤OF-O通过热收缩光纤管FT-b捆绑或夹持在一起且形成光纤堆叠布置F-FSA-b。周围光纤OF-O(中心光纤周围的那些光纤)中的每个光纤可以经受大致相同量值的夹持力CF。相比于图19(a)中示出的示例，这种光纤堆叠布置F-FSA-b中的光纤的夹持没有被明确限定，这是因为任何周围光纤可以由三个接触点支撑，每个接触点与不同的光纤相关联。在这样的示例布置中，中心光纤OF-C可以具有与六个周围光纤中的任一周围光纤的直径大致相同的直径。在不同的示例布置中，中心光纤可以具有不同于六个周围光纤的直径的直径。在另一示例布置中，中心结构(例如，玻璃棒)可以用作中心光纤OF-O的替代物。

为了借助于热收缩光纤管鲁棒地即稳固地且稳定地夹持更多光纤(例，多于三个光纤)，需要使用在收缩时能够确保对于每个光纤的明确限定的夹持状态的热收缩光纤管。这可能需要与热收缩光纤管直接接触的每个光纤仅具有三个接触点。图19(c)和图19(d)中示出的光纤堆叠布置F-FSA-c、F-FSA-d是能够满足这种要求的示例。这两个示例光纤堆叠布置之间的共性可以使得中心光纤或中心结构由三个或多于三个光纤(与光纤管直接接触的那些光纤)包围，并且每个周围光纤具有与光纤管的两个接触点和与中心光纤或中心结构的一个接触点。

在图19(c)中示出的光纤堆叠布置F-FSA-c中，七个光纤可以由热收缩管FT-c夹持，所述热收缩管的内部通道IC可以具有六边形形状或大致接近六边形形状的形状。每个周围光纤OF-O可以放置于六边形内部通道IC的六个拐角部中的一个拐角部处，并且因而可以具有与光纤管FT-c、FT-c'(与拐角部的两个边缘)的两个接触点。此外，每个周围光纤OF-O可以具有与中心光纤OF-C的第三接触点。因而，每个周围光纤可以具有总计三个接触点，从而形成明确限定的夹持状态。以类似的方式，光纤堆叠布置F-FSA-d中的热收缩光纤管FT-d的内部通道IC可以具有三角形形状或大致接近三角形形状的形状。每个周围光纤OF-O可以放置于内部通道IC的三个拐角部中的一个拐角部处。

应注意，在收缩之后，内部通道IC的形状可能偏离它的原始收缩前的形状(例如，六边形形状或三角形形状)且可能稳定成介于多边形形状(例如，六边形形状或三角形形状)与圆形形状之间的形状。在光纤管收缩之后仍可以维持明确限定的夹持状态，使得每个光纤仅具有三个接触点。应注意，具有不同形状或结构的内部通道的热收缩光纤管同样可以适于制作鲁棒的即稳固的且稳定的光纤堆叠布置。热收缩光纤管的内部通道可以具有其它不同多边形形状，例如四边形形状、五边形形状、七边形形状、八边形形状、或九边形形状。替代地，内部通道的形状可以是任何形状，例如规则或不规则多边形或不规则形状，其包括圆形区和拐角部两者，只要内部通道包括各自经由两个接触点提供对光纤的支撑的多个拐角部和经由第三接触点提供对光纤的进一步支撑的中心光纤或中心结构即可。在一些不同示例布置中，中心光纤或中心结构可以具有不同于周围光纤的直径。

在图19(e)中示出的光纤堆叠布置F-FSA-e中，热收缩光纤管FT-e的内部通道IC可以包括中心结构(例如，玻璃棒)和被布置成将中心结构CS固定地连接至内部通道IC的三个三角形边缘的三个内部固定元件FE。内部固定元件FE可以是例如各自沿径向和轴向方向延伸的三个薄壁。内部固定元件FE可以将内部通道分离成各自包含一个周围光纤OF-O的三个子体积。在具有不同多边形形状的内部通道IC的情况下，内部固定元件FE的数目可以与多边形的边缘的数目相同，且每个内部固定元件可以被布置成将中心结构连接至多边形边缘中的一个边缘。如此，被形成在介于任何两个邻近固定元件与中心结构之间的每个子体积可以仅包含一个光纤。

配置成延长如本文中所披露的辐射源的总寿命的宽带辐射源包括光纤组件，所述光纤组件可以例如包括图10(a)、图10(b)、图11(a)、图11(b)、图15、图17(a)或图17(b)中所示出的配置中的任一配置。

配置成延长如本文中所披露的辐射源的总寿命的宽带辐射源包括光纤组件且可以包括图12、图13或图14中所示出的配置中的任一配置。

图20是图示可以辅助实施本文中所披露的方法和流程的计算机系统2000的框图。计算机系统2000包括用于通信信息的总线2002或其它通信机构，和与总线2002耦接以用于处理信息的处理器2004(或多个处理器2004和2005)。计算机系统2000也包括被耦接至总线2002以用于储存待由处理器2004执行的信息和指令的主存储器2006，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态储存装置。主存储器2006也可以用于在执行待由处理器2004执行的指令期间储存临时变量或其它中间信息。计算机系统2000还包括耦接至总线2002以用于储存用于处理器2004的静态信息和指令的只读存储器(ROM)2008或其它静态储存装置。设置诸如磁盘或光盘之类的储存装置2010，并且将其耦接至总线2002以用于储存信息和指令。

计算机系统2000可以由总线2002耦接至用于向计算机用户显示信息的显示器2012，诸如阴极射线管(CRT)或平板显示器或触控面板显示器。包括字母数字按键和其它按键的输入装置2014耦接至总线2002以用于将信息和命令选择通信至处理器2004。另一类型的用户输入装置是用于将方向信息和命令选择通信至处理器2004且用于控制显示器2012上的光标移动的光标控制件2016，诸如鼠标、轨迹球或光标方向按键。这种输入装置通常具有在两个轴线(第一轴线(例如，x)和第二轴线(例如，y))上的两个自由度，这允许装置指定平面中的位置。触控面板(屏幕)显示器也可以用作输入装置。

如本文中所描述的方法中的一个或更多个方法可以由计算机系统2000响应于处理器2004执行容纳于主存储器2006的一个或更多个指令的一个或更多个序列来执行。可以将这些指令从另一计算机可读介质(诸如储存装置2010)读取至主存储器2006中。容纳于主存储器2006中的指令序列的执行使处理器2004执行本文中所描述的过程步骤。也可以使用多处理布置的一个或更多个处理器，以执行容纳于主存储器2006中的指令序列。在替代实施例中，可以代替或结合软件指令来使用硬连线电路系统。因此，本文中的描述不限于硬件电路系统与软件的任何特定组合。

如本文中所使用的术语“计算机可读介质”是指参与将指令提供至处理器2004以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如储存装置2010。易失性介质包括易失存储器，诸如主存储器2006。传输介质包括同轴缆线、铜线和光纤，包括包含总线2002的电线。传输介质也可以采取声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的那些声波或光波。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软性磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、打孔卡、纸带、具有孔图案的任何其它实体介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或卡匣、如下文所描述的载波，或可以供计算机读取的任何其它介质。

在将一个或更多个指令的一个或更多个序列承载至处理器2004以供执行时可以涉及各种形式的计算机可读介质。例如，最初可以将所述指令承载于远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载至其易失存储器中，并且使用调制解调器经由电话线发送指令。在计算机系统2000本地的调制解调器可以接收电话线上的数据，并且使用红外传输器将数据转换成红外信号。耦接至总线2002的红外检测器可以接收在红外信号中所承载的数据且将数据放置于总线2002上。总线2002将数据承载至主存储器2006，处理器2004从所述主存储器获取指令且执行所述指令。由主存储器2006接收的指令可以可选地在由处理器2004执行之前或之后储存在储存装置2010上。

计算机系统2000也优选包括耦接至总线2002的通信接口2018。通信接口2018提供与连接至局域网2022的网络链路2020的双向数据通信耦接。例如，通信接口2018可以是综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器，以提供至对应类型的电话线的数据通信连接。作为另一示例，通信接口2018可以是局域网(LAN)卡以提供至兼容LAN的数据通信连接。也可以实施无线链路。在任何这样的实施中，通信接口2018发送和接收电信号、电磁信号或光学信号，所述信号承载表示各种类型的信息的数字数据流。

网络链路2020通常经由一个或更多个网络将数据通信提供至其它数据装置。例如，网络链路2020可以由局域网2022提供至主计算机2024或由因特网服务提供商(ISP)2026操作的数据装备的连接。ISP 2026又经由全球封包数据通信网络(现在通常被称为“因特网”2028)提供数据通信服务。局域网2022和因特网2028两者均使用承载数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号。经由各种网络的信号和在网络链路2020上且经由通信接口2018的信号为输送信息的示例性载波形式，所述信号将数字数据承载至计算机系统2000和从所述计算机系统承载数字数据。

计算机系统2000可以由网络、网络链路2020和通信接口2018发送消息和接收包括程序代码的数据。在因特网示例中，服务器2030可以由因特网2028、ISP 2026、局域网2022和通信接口2018传输用于应用程序的所请求的代码。例如，一种这样的被下载的应用程序可以提供本文中所描述的技术中的一个或更多个。所接收的代码可以在其被接收时由处理器2004执行，和/或储存在储存装置2010或其它非易失性储存器中以供稍后执行。以这种方式，计算机系统2000可以获得呈载波形式的应用代码。

在以下经编号方面列表中公开其它实施例：

1.一种宽带辐射源装置，包括：

光纤组件，所述光纤组件包括多个光纤，每个光纤填充有气体介质；

其中所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够独立地选择光纤的子集以用于接收输入辐射束，以便在任一时间仅从所述多个光纤的子集产生宽带输出。

2.根据方面1所述的宽带辐射源装置，其中，所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够单独地选择所述多个光纤中的任一光纤以用于接收输入辐射束。

3.根据方面1或2所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤中的每个光纤包括中空芯部光子晶体光纤。

4.根据方面1、2或3所述的宽带辐射源装置，包括：

分束装置，所述分束装置能够操作以在空间上将所述输入辐射束拆分成多个输入束，

聚焦装置，所述聚焦装置用于将所述多个输入束中的每个输入束聚焦至光纤的所述子集中的相应的光纤中。

5.根据方面1、2或3所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置能够操作以使得在任一时间仅从所述多个光纤中的一个光纤产生所述宽带输出。

6.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤包括具有大致相同的光纤性质的两个或更多个光纤。

7.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤包括具有不同光纤性质的两个或更多个光纤。

8.根据方面7所述的宽带辐射源装置，其中，具有不同光纤性质的两个或更多个光纤中的一些光纤或每个光纤被配置成产生不同光谱范围内的宽带输出。

9.根据方面8所述的宽带辐射源装置，其中，不同光谱范围每个包括在200nm至2500nm之间的范围内的不同子范围。

10.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤被叠置在一起且被机械夹持、熔融或焊接在一起。

11.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件还包括围封所述多个光纤和气体介质的气室。

12.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件被配置成能够相对于所述输入辐射束移动，以便允许选择所述多个光纤中的不同的一个光纤。

13.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述输入辐射束被配置成能够相对于所述光纤组件移动，以便允许选择所述多个光纤中的不同的一个光纤。

14.根据方面12或13中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件或所述输入辐射束能够在与所述输入辐射束的传播方向垂直的平面的一个方向或两个方向上移动。

15.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置被配置成在所述宽带输出的功率降至低于阈值水平时切换至所述多个光纤中的不同光纤，以产生所述宽带输出。

16.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置被配置成在需要具有不同的化学性质的所述宽带输出时切换至所述多个光纤中的不同光纤，以产生所述宽带输出；其中不同的光学性质包括不同的光谱范围。

17.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置还包括被配置成相对于所述光纤组件在空间上移位所述输入辐射的第一束移位组件。

18.根据方面17所述的宽带辐射源装置，其中，所述第一束移位组件包括以下各项中的一个或更多个：

至少一个玻璃板，所述至少一个玻璃板包括第一板和第二板中的一个或两者，所述第一板能够围绕第一轴线旋转且所述第二板能够围绕第二轴线旋转，其中所述第一轴线和所述第二轴线彼此垂直且形成与所述光纤组件的输入琢面平行的平面，并且可选地其中所述至少一个玻璃板由低色散材料构成，所述低色散材料例如为CaF2的N-FK58；

至少一个压电反射镜；以及

至少一个检流计扫描器。

19.根据方面17或18中任一项所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置还包括第二束移位组件，所述第二束移位组件被配置成在空间上移位所述宽带输出使得所述宽带输出大致遵循预定束路径。

20.根据方面19所述的宽带辐射源装置，其中，所述束路径根据以下各项中的一者或两者来确定：被配置成使用所述宽带输出的量测工具中的光学对准；被配置成输送所述宽带输出的输出输送光纤的位置。

21.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置还包括被配置成在切换光纤时至少部分地阻挡所述输入辐射的束挡块。

22.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置还包括被配置成将所述输入辐射耦合至所述光纤组件的所述多个光纤中的一个光纤中的输入光学透镜装置。

23.根据方面22所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够调整所述输入光学透镜装置的位置和/或取向以用于优化所述输入辐射的光纤耦合。

24.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置还包括被配置成准直所述宽带输出的输出光学透镜装置。

25.根据方面24所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够调整所述输出光学透镜装置的位置和/或取向以用于优化所述宽带输出的位置和/或取向。

26.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件包括多芯微结构式光纤，其中所述光纤各自包括微结构式光纤芯部。

27.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件包括用于支撑所述多个光纤的支撑部分。

28.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤被布置呈1维或2维线性阵列。

29.根据方面1至27中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤被布置呈包括单个环或多个同心环的环形布置。

30.根据任一前述方面所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置还包括被配置成提供所述输入辐射束的泵浦辐射源。

31.根据方面1至25中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件包括：

光纤保持器，所述光纤保持器被配置成保持被堆叠在一起的所述多个光纤；和

至少一个光纤夹具，所述至少一个光纤夹具被配置成将至少一个夹持力施加至所述多个光纤使得所述多个光纤被稳定地夹持；

其中所述多个光纤中的每个光纤由两个接触点支撑且经受与被形成在支撑所述光纤的两个接触点之间的线相交的力矢量。

32.根据方面31所述的宽带辐射源装置，其中，每个光纤所经受的所述力矢量直接地由所述至少一个夹持力产生，或由经过一个或更多个接触光纤而被传递的一个或更多个力矢量产生。

33.根据方面31或32中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤保持器包括多水平结构，并且介于下部水平上的两个面向内部的壁之间的距离小于上部水平上的距离，并且每个水平的两个面向内部的壁大致垂直于同一水平的基部。

34.根据方面33所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤保持器的所述多水平结构产生多水平光纤叠层，进一步地，其中介于同一堆叠水平上的任何两个相邻光纤之间的中心距离从底部光纤水平至顶部光纤水平针对每个光纤水平而减小。

35.根据方面34所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤保持器的所述底部水平保持两个光纤，且所述两个光纤之间的中心距离比所述多个光纤的直径大介于1.5与1.9之间、介于1.6与1.8之间、介于1.65与1.75之间、或介于1.69与1.71之间的倍数。

36.根据方面35所述的宽带辐射源装置，其中，所述多水平结构包括第一水平和第二水平，所述第一水平低于所述第二水平，进一步地，其中所述第一水平的两个面向内部的壁之间的距离比光纤直径大介于2.5与2.9之间、介于2.6与2.8之间、介于2.65与2.75之间、或介于2.69与2.71之间的倍数，且所述第二水平的两个面向内部的壁之间的距离比光纤直径大介于3.5与3.9之间、介于3.6与3.8之间、介于3.65与3.75之间、或介于3.69与3.71之间的倍数。

37.根据方面31至36中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤的直径在介于10μm与1000μm之间的范围内。

38.根据方面31至37中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个夹持力是足够强的以使得多个光纤中的每个光纤能够牢固地被固定于适当的位置，并且不超过所述多个光纤中的任一光纤能够容许的最大力。

39.根据方面38所述的宽带辐射源装置，其中，所述最大力是改变所述多个光纤中的任一光纤的性质中的至少一个性质的力。

40.根据方面31至39中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，被限定于每个光纤的所述两个接触点之间的支撑角处于介于60°与120°之间的范围内。

41.根据方面33所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤保持器的所述多水平结构产生多水平光纤叠层，进一步地，其中所述至少一个夹持力包括分别施加至位于所述多水平光纤叠层的顶部上的两个光纤的两个夹持力。

42.根据方面41所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤中的每个光纤被布置成满足以下条件：

对于由所述光纤保持器的基部和内壁所支撑的每个光纤，形成在由光纤所经受的所述力矢量与大致垂直于所述光纤保持器的所述基部的方向之间的角度在介于35°与55°之间的范围内；并且

对于由另外两个光纤所支撑的每个光纤，形成在由光纤所经受的所述力矢量与大致垂直于所述光纤保持器的所述基部的方向之间的角度在介于25°与65°之间的范围内。

43.根据方面42所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤中的每个光纤被布置成满足另外的条件：各自由所述光纤保持器的基部和内壁两者所支撑的任何两个相邻光纤被以物理方式分离。

44.根据方面43所述的宽带辐射源装置，其中，所述任何两个光纤被分离达1μm或更大的距离。

45.根据方面42至44中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤中的每个光纤被布置成满足另外的条件：任何上部水平基部具有大于所述多个光纤的半径的宽度。

46.根据方面45所述的宽带辐射源装置，其中，任何上部水平基部的所述宽度与所述多个光纤的所述半径之间的差是15μm或更大。

47.根据方面41至46中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述两个夹持力具有大致相同的量值。

48.根据方面1至25中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件包括至少一个热收缩光纤管，所述至少一个热收缩光纤管包围所述多个光纤的至少第一端部区段和第二端部区段；所述至少一个热收缩光纤管被配置成将夹持力施加至所述多个光纤的所述至少第一端部区段和第二端部区段。

49.根据方面48所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管包括两个分离的热收缩光纤管，每个热收缩光纤管被配置成夹持所述多个光纤的所述第一端部区段和所述第二端部区段中的相应一个端部区段。

50.根据方面48所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管包括被配置成覆盖所述多个光纤的全长的单个热收缩光纤管。

51.根据方面48至50中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管包括具有低于所述多个光纤的熔点的熔点的材料。

52.根据方面51所述的宽带辐射源装置，其中，所述材料是硼硅酸盐。

53.根据方面48至52中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管中的每个热收缩光纤管包括与所述多个光纤中的至少一些光纤成直接接触的内部通道。

54.根据方面53所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管中的每个热收缩光纤管的所述内部通道包括圆形横截面。

55.根据方面53所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管中的每个热收缩光纤管的所述内部通道在横截面中包括多个拐角部，每个拐角部经由两个接触点支撑所述多个光纤中的一个光纤。

56.根据方面55所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管中的每个热收缩光纤管的所述内部通道包括多边形横截面。

57.根据方面55所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管中的每个热收缩光纤管的所述内部通道具有规则的或不规则的多边形形状、或包括圆形区和拐角部两者的不规则形状。

58.根据方面53至57中任一项所述的宽带辐射源装置，其中，所述至少一个热收缩光纤管中的每个热收缩光纤管还包括中心结构，所述多个光纤被夹持抵靠所述中心结构。

59.根据方面58所述的宽带辐射源装置，其中，所述中心结构借助于多个内部固定元件被固定地连接至所述至少一个热收缩光纤管的所述内部通道，每个内部固定元件将所述中心结构连接至所述内部通道的边缘。

60.一种量测装置，包括根据任一前述方面所述的宽带光源装置。

61.根据方面60所述的量测装置，包括散射仪量测设备、水平传感器或对准传感器。

62.一种用于产生宽带辐射的方法，包括：

从泵浦源发射输入辐射；

由多个光纤的选定子集来接收所述输入辐射；以及

从所述多个光纤的所述选定子集产生宽带输出。

63.根据方面62所述的方法，其中，所述光纤中的每个光纤包括中空芯部光子晶体光纤。

64.根据方面62或63中任一项所述的方法，其中，所述子集包括所述多个光纤中的单个光纤。

65.根据方面64所述的方法，包括切换至所述多个光纤中的另一光纤以用于接收和产生步骤。

66.根据方面65所述的方法，其中，所述切换步骤包括当认为正用于所述产生的光纤需要替换时切换至类似的光纤。

67.根据方面65或66中任一项所述的方法，其中，当所述宽带输出的功率降至低于阈值水平时，认为正用于所述产生的光纤需要替换。

68.根据方面65至67中任一项所述的方法，其中，所述切换步骤包括切换至具有至少一个不同光纤性质的光纤，以便产生具有至少一个不同辐射特性的所述宽带输出；

69.根据方面67所述的方法，其中，所述至少一个不同的辐射特性包括不同的光谱范围。

70.根据方面62至69中任一项所述的方法，其中，所述切换步骤包括以下各项中的一者或两者：

相对于所述输入辐射移动所述光纤组件；和

相对于所述光纤组件移动所述输入辐射。

71.一种用于机械夹持多个光纤的方法，包括：

保持所述多个光纤以形成光纤叠层；和

将至少一个夹持力施加至所述多个光纤，使得所述多个光纤被稳定地夹持；

其中，所述多个光纤中的每个光纤由两个接触点支撑且经受与被形成在支撑所述光纤的所述两个接触点之间的线相交的力矢量。

72.根据方面71所述的方法，其中，所述光纤叠层的同一堆叠水平上的任何两个相邻光纤之间的中心距离从底部光纤水平至顶部光纤水平针对每个光纤水平而减小。

73.根据方面60或61中任一项所述的方法，还包括布置所述多个光纤中的每个光纤以满足以下条件：

对于由所述光纤保持器的基部和内壁所支撑的每个光纤，被形成在由所述光纤所经受的所述力矢量与大致垂直于所述光纤保持器的所述基部的方向之间的角度在介于35°与55°之间的范围内；以及

对于由另外两个光纤所支撑的每个光纤，被形成在由所述光纤所经受的所述力矢量与大致垂直于所述光纤保持器的所述基部的方向之间的角度在介于25°与65°之间的范围内。

74.一种用于借助于至少一个热收缩光纤管夹持多个光纤的方法，包括：

将所述多个光纤的两个端部区段放置至所述至少一个热收缩光纤管中；

加热所述至少一个可收缩光纤管以便使所述至少一个可收缩光纤管收缩；以及

切割所述至少一个可收缩光纤管，使得所述至少一个可收缩光纤管的每个端部表面大致与所述多个光纤的端部表面齐平。

虽然可以在本文中具体地参考在IC制造中的光刻设备的使用，但应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁域存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。

虽然可以在本文中具体地参考在光刻设备的情境中的本发明的实施例，但本发明的实施例可以用于其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的对象的任何设备的部分。这些设备一般可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或周围环境(非真空)条件。

虽然上文可能已具体地参考在光学光刻术的情境中的本发明的实施例的使用，但应了解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术，并且可以用于例如压印光刻术的其它应用中。

虽然上文已描述本发明的具体实施例，但应了解，可以以与如所描述的方式不同的其它方式来实践本发明。以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下对如所描述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种宽带辐射源装置，包括：

光纤组件，所述光纤组件包括多个光纤，每个光纤填充有气体介质；

其中所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够独立地选择光纤的子集以用于接收输入辐射束，以便在任一时间仅从所述多个光纤的子集产生宽带输出。

2.根据权利要求1所述的宽带辐射源装置，其中，所述宽带辐射源装置能够操作以使得能够单独地选择所述多个光纤中的任一光纤以用于接收输入辐射束。

3.根据权利要求1或2所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤中的每个光纤包括中空芯部光子晶体光纤。

4.根据权利要求1、2或3所述的宽带辐射源装置，包括：

分束装置，所述分束装置能够操作以在空间上将所述输入辐射束拆分成多个输入束，

聚焦装置，所述聚焦装置用于将所述多个输入束中的每个输入束聚焦至光纤的所述子集中的相应的光纤中。

5.根据权利要求1、2或3所述的宽带辐射源装置，所述宽带辐射源装置能够操作以使得在任一时间仅从所述多个光纤中的一个光纤产生所述宽带输出。

6.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤包括具有大致相同的光纤性质的两个或更多个光纤。

7.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤包括具有不同光纤性质的两个或更多个光纤，并且其中可选地，具有不同光纤性质的两个或更多个光纤中的一些光纤或每个光纤被配置成产生不同光谱范围内的宽带输出。

8.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤被叠置在一起且被机械夹持、熔融或焊接在一起。

9.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件还包括围封所述多个光纤和气体介质的气室。

10.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，其中，所述光纤组件被配置成能够相对于所述输入辐射束移动，以便允许选择所述多个光纤中的不同的一个光纤。

11.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，其中，所述输入辐射束被配置成能够相对于所述光纤组件移动，以便允许选择所述多个光纤中的不同的一个光纤。

12.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，还包括被配置成准直所述宽带输出的输出光学透镜装置。

13.根据任一前述权利要求所述的宽带辐射源装置，其中，所述多个光纤被布置呈1维或2维线性阵列，或所述多个光纤被布置呈包括单个环或多个同心环的环形布置。

14.一种量测装置，包括根据任一前述权利要求所述的宽带光源装置。

15.一种用于产生宽带辐射的方法，包括：

从泵浦源发射输入辐射；

由多个光纤的选定子集来接收所述输入辐射；以及

从所述多个光纤的所述选定子集产生宽带输出。

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